Message Board

Dear readers, authors and reviewers,you can add a message on this page. We will reply to you as soon as possible!

2021 Volume 43 Issue 2
Article Contents

LI Bao-lin, XI Ya. Stability of Measure Neutral Functional Differential Equations[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2021, 43(2): 79-89. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2021.02.011
Citation: LI Bao-lin, XI Ya. Stability of Measure Neutral Functional Differential Equations[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2021, 43(2): 79-89. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2021.02.011

Stability of Measure Neutral Functional Differential Equations

More Information
  • Received Date: 17/06/2020
    Available Online: 20/02/2021
  • MSC: O175.12

  • With the help of the equivalent relation of generalized ordinary differential equations and measure neutral functional differential equations, and using the Lyapunov functional method and the theorems of variational stability and variationally asymptotically stability of generalized ordinary differential equations, the theorems of uniform stability and uniformly asymptotically stability of measure neutral functional differential equations are established. Then, by redefining the Lyapunov functional, the new theorems of uniform stability and uniformly asymptotically stability of measure neutral functional differential equations are established.
  • 加载中
  • [1] SCHMAEDEKE W W. Optimal Control Theory for Nonlinear Vector Differential Equations Containing Measures[J]. Journal of the Society for Industrial and Applied Math, 1965, 3(2): 231-280.

    Google Scholar

    [2] MOHANA RAO M R, HARI RAO V S. Stability of Impulsively Perturbed Systems[J]. Bull Austral Math Soc, 1977, 16(1): 99-110. doi: 10.1017/S0004972700023054

    CrossRef Google Scholar

    [3] PANDIT S G. Differential Systems with Impulsive Perturbations[J]. J Pacific Math, 1980, 86(2): 553-560. doi: 10.2140/pjm.1980.86.553

    CrossRef Google Scholar

    [4] 徐远通.泛函微分方程与测度微分方程[M].广州:中山大学出版社, 1988.

    Google Scholar

    [5] FEDERSON M, MESQUITA J G, TOON E. Lyapunov Theorems for Measure Functional Differential Equations via Kurzweil Equations[J]. Math Nachr, 2015, 288(13): 1487-1511. doi: 10.1002/mana.201300219

    CrossRef Google Scholar

    [6] FEDERSON M, GRAU R, MESQUITA J G, et al. Lyapunov Stability for Measure Differential Equations and Dynamic Equations on Time Scales[J]. Journal of Differential Equations, 2019, 267(7): 4192-4223. doi: 10.1016/j.jde.2019.04.035

    CrossRef Google Scholar

    [7] GAISHUN I V, KNYAZHISHCHE L B. Nonmonotone Lyapunov Functionals. Conditions for the Stability of Equations with Delay[J]. Differ Uravn, 1994, 30(8): 1291-1298.

    Google Scholar

    [8] KNYAZHISHCHE L B. Nonmonotone Lyapunov Functional in Uniform Asymptotic Stability Analysis of Delay Equations[J]. Differ Uravn, 2002, 38(7): 882-889. doi: 10.1023/A%3A1021195211032

    CrossRef Google Scholar

    [9] KNYAZHISHCHE L B, SHCHEGLOV V A. Conditions for the Uniform Asymptotic Stability of Equations with Delay[J]. Differ Uravn, 2001, 37(5): 628-637.

    Google Scholar

    [10] 王春生, 李永明.多变时滞Volterra型动力系统的稳定性[J].西南大学学报(自然科学版), 2019, 41(7): 62-69.

    Google Scholar

    [11] 梁桂珍, 郝林莉.一类潜伏期和染病期均传染的SEIQR流行病模型的稳定性[J].西南师范大学学报(自然科学版), 2020, 45(3): 1-9.

    Google Scholar

    [12] HATVANI L. On the Asymptotic Stability for Nonautonomous Functional Differential Equations by Lyapunov Functionals[J]. Trans Amer Math Soc, 2002, 354(9): 3555-3571. doi: 10.1090/S0002-9947-02-03029-5

    CrossRef Google Scholar

    [13] AFONSO S M, BONOTTO E M, FEDERSON M, et al. Stability of Functional Differential Equations with Variable Impulsive Perturbations via Generalized Ordinary Differential Equations[J]. Bull Sci Math, 2013, 137(2): 189-214. doi: 10.1016/j.bulsci.2012.10.001

    CrossRef Google Scholar

    [14] FEDERSON M, FRASSON M, MESQUITA J G, et al. Measure Neutral Functional Differential Equations as Generalized ODEs[J]. J Dyn Diff Equat, 2019, 31(1): 207-236. doi: 10.1007/s10884-018-9682-y

    CrossRef Google Scholar

    [15] SCHWABIK S. Generalized Ordinary Differential Equations[M]. Singapore: World Scientific, 1992: 1-111.

    Google Scholar

    [16] SCHWABIK S. Variational Stability for Generalized Ordinary Differential Equations[J]. Casopis Pro Pestovani Matematilky, 1984, 109(4): 389-420.

    Google Scholar

  • 加载中
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

Article Metrics

Article views(2060) PDF downloads(195) Cited by(0)

Access History

Other Articles By Authors

Stability of Measure Neutral Functional Differential Equations

Abstract: With the help of the equivalent relation of generalized ordinary differential equations and measure neutral functional differential equations, and using the Lyapunov functional method and the theorems of variational stability and variationally asymptotically stability of generalized ordinary differential equations, the theorems of uniform stability and uniformly asymptotically stability of measure neutral functional differential equations are established. Then, by redefining the Lyapunov functional, the new theorems of uniform stability and uniformly asymptotically stability of measure neutral functional differential equations are established.

  • 我们考虑测度中立型泛函微分方程

    的稳定性,其中D[N(xtt)]和Dg(t)是N(xtt)和g(t)的分布导数,xt(θ)=x(t+θ),θ∈[-r,0],t∈[t0,+∞),且N是一个线性的非自治算子.测度微分方程已经被很多学者研究[1-4].文献[5]建立了测度泛函微分方程的Lyapunov定理.文献[6]建立了测度微分方程和时间尺度上动力方程的Lyapunov稳定性.文献[7-9]利用非单调Lyapunov泛函研究了滞后型方程的稳定性.文献[10]在不利用Lyapunov泛函方法的情况下研究了多变时滞Volterra型动力系统的稳定性.文献[11]利用Lyapunov泛函研究了一类潜伏期和传染病期均传染的SEIQR流行病模型的稳定性.文献[12]通过Lyapunov泛函建立了非自治泛函微分方程的渐近稳定性定理.文献[13]运用广义常微分方程的变差稳定性和Lyapunov泛函建立了变差脉冲泛函微分方程的稳定性定理.

    设[ab]⊂ℝ是一个紧区间,函数f:[ab]→ℝn为[ab]上的正则函数是指函数f的左右极限$f\left( {{t^ + }} \right) = \mathop {\lim }\limits_{\varepsilon \to {0^ + }} f(t + \varepsilon )(t \in [a, b)), f\left( {{t^ - }} \right) = \mathop {\lim }\limits_{\varepsilon \to {0^ - }} f(t + \varepsilon )(t \in (a, b])$分别存在.用G([ab],ℝn)表示所有正则函数f:[ab]→ℝn所成的空间,用G-([ab],ℝn)表示空间G([ab],ℝn)中所有有界左连续函数的集合,定义范数${\left\| f \right\|_\infty } = \mathop {\sup }\limits_{a \le t \le b} \left\| {f\left( t \right)} \right\|$,则G-([ab],ℝn)是Banach空间.

    设ℝ+={z∈ℝ:z≥0},若b:ℝ+→ℝ+是单调递增函数,且b(0)=0,则称函数b是Hahn class函数.

    r>0,给定一个函数y:ℝ→ℝn,设ytG-([-r,0],ℝn),定义yt(θ)=y(t+θ),θ∈[-r,0],t∈ℝ.则对于t0≥0及函数yG-([t0-r,+∞),ℝn),有ytG-([-r,0],ℝn),t∈[t0,+∞).

    方程(1)的积分形式为

    其中右边的积分是关于不减函数g:[t0,+∞)→ℝ的Kurzweil-Henstock-Stieltjes积分,N是线性非自治算子,被定义为

    其中函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n是可测的正规化函数,并且μθ∈(-r,0)上是左连续函数,在θ∈[-r,0]上是有界变差的,且μ在[s,0]上的全变差var[s,0]μ→0(s→0),φG-([-r,0],ℝn),t∈ℝ.由(3)式,(2)式可改写为

    (4) 式右边的积分可以是Riemann-Stieltjes积分、Lebesgue-Stieltjes积分或Kurzweil-Henstock-Stieltjes积分[14].

    OG-([t0-r,+∞),ℝn)是开集,O具有延拓性质是指对每个yO$\tilde t$ ∈[t0,+∞),都有ỹ∈O,其中函数ỹ定义为:ỹ(t)=y(t),t0-rt$\tilde t$;ỹ(t)=y($\tilde t$),$\tilde t$t<+∞.特别地,G-([t0-r,+∞),ℝn)中的任意开球都具有延拓性质.

    假设函数fP×[t0,+∞)→ℝnP={ytyOt∈[t0,+∞)}⊂G-([-r,0],ℝn),g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,且满足以下条件:

    (H1)对每个yOt∈[t0,+∞),Kurzweil-Henstock-Stieltjes积分$\int_{{{t}_{0}}}^{t}{f}\left( {{x}_{s}},s \right)\text{d}g(s)$存在;

    (H2)存在关于函数g的局部Kurzweil-Henstock-Stieltjes可积函数M:[t0,+∞)→ℝ+,使得对每个xPu1u2∈[t0,+∞),有

    (H3)存在关于函数g的局部Kurzweil-Henstock-Stieltjes可积函数L:[t0,+∞)→ℝ+,使得对每个xyPu1u2∈[t0,+∞),有

    假设正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足以下条件:

    (H4) μ(t,·)在(-r,0)上是左连续的,在[-r,0]上是有界变差的,并且μ(t,·)的全变差var[s,0]μ(t,·)→0(s→0);

    (H5)存在一个局部Kurzweil-Henstock可积函数C:[t0,+∞)→ℝ+,使得对每个u1u2∈[t0,+∞),zO,有

1.   预备知识
  • 定义1[15]   函数Q:[ab]×[ab]→ℝn在区间[ab]上Kurzweil可积是指:存在I∈ℝn,使得对任意的ε>0,存在正值函数δ:[ab]→(0,+∞),且对[ab]上的任何δ(τ)-精细分划D={(τi,[αi-1αi])}i=1n,有

    其中τi∈[αi-1αi]⊂[τi-δ(τi),τi+δ(τi)].称I∈ℝnQ在[ab]上的Kurzweil积分,记作$I = \int_a^b {\rm{D}} Q(\tau , t)$.特别地,当Q(τt)=f(τ)g(t)时,

    EΩ→ℝnΩ=O×[t0,+∞).

    定义2[15]  函数x:[αβ]→ℝn为广义常微分方程

    在区间[αβ]⊂[t0,+∞)上的解是指:对每个γv∈[αβ],(x(t),t)∈Ωt∈[αβ],有

    设集合O=Bc={xG-([t0-r,+∞),ℝn):‖x‖≤cc>0}具有延拓性质,且

    引入概念[·,·,·],其中对于ac,有:[abc]=bb∈[ac];[abc]=aba;[abc]=cbc.对于每个yBct∈[t0,+∞),ϑ∈[t0-r,+∞),定义函数

    设函数FBc×[t0,+∞)→G-([t0-r,+∞),ℝn)定义为

    其中yBct∈[t0,+∞),ϑ∈[t0-r,+∞).假设函数fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5),则由文献[15]的定义3.8,对于s1s2∈[t0,+∞),xyBc,有

    其中不减函数h:[t0,+∞)→ℝ定义为

    其中$\tilde z$G-([t0-r,+∞),ℝn).显然函数F$\mathfrak{J}$ (Ωh),其中F由(6)式给出,Ω=Bc×[t0,+∞).

2.   主要结果
  • Eρ={yG-([-r,0],ℝn):‖y‖≤ρ}及Bρ={xG-([t0-r,+∞),ℝn):‖x‖≤ρ},0<ρc.

    假设测度中立型泛函微分方程(1)中的函数fP×[t0,+∞)→ℝn使得f(0,t)=0,t∈[t0,+∞),则y≡0是测度中立型泛函微分方程(1)在[t0-r,+∞)上的解.

    定义3  设y≡0是测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解,

    (ⅰ)若对任意的t0≥0,ε>0,存在δ=δ(εt0)>0,使得对φP及测度中立型泛函微分方程(4)在[t0-rv]上的解y:[t0-rv]→ℝn,有yt0=φ且‖φ‖<δ,则‖yt(t0φ)‖<εt∈[t0v],则y是稳定的;

    (ⅱ)若(ⅰ)中的数δ关于t0是独立的,则y是一致稳定的;

    (ⅲ)若存在δ0>0,对每个ε>0,存在T=T(ε)≥0,使得对φP及测度中立型泛函微分方程(4)在[t0-rv]上的解y:[t0-rv]→ℝn,有yt0=φ且‖φ‖<δ0,则‖yt(t0φ)‖<εt∈[t0v]∩[t0+T,+∞),则y是一致渐近稳定的.

    给定tt0和函数ψG-([-r,0],ℝn),方程(4)的初值条件为yt=ψ.由文献[14]的定理5.2,存在唯一解y:[t-rv]→ℝn,[t-rv]⊂[t-r,+∞).则由文献[14]的定理4.4,可以找到广义常微分方程

    关于初值条件x(t)=$\tilde x$的解x:[tv]→G-([tv],ℝn),其中FBc×[t0,+∞)→G-([t0-r,+∞),ℝn)由(6)式给出,且

    x(t)(t+θ)=y(t+θ),θ∈[-r,0],即(x(t))t=yt.因此对每个η≥0,yt+η=yt+η(tψ),则泛函U:[t0,+∞)×G-([-r,0],ℝn)→ℝ的右导数定义为

    由(9)式,存在广义常微分方程(8)的唯一解x:[tv]→G-([tv],ℝn),使得x(t)= $\tilde x$,[tv]⊂[t0,+∞).由文献[14]的定理4.5,存在测度中立型泛函微分方程(4)的解y:[t-rv]→ℝn,满足yt=ψ,在这种情况下,用xψ(t)替换x(t),有yt(tψ)=(xψ(t))t=ψ.则(txψ(t))→(tyt(tψ))是一一对应映射,并且可以定义泛函V:[t0,+∞)×G-([t0-r,+∞),ℝn)→ℝ为

    则有

    注1   给定tt0,由

    则有‖yt(tψ)‖=‖xψ(t)‖.

    引理1  考虑测度中立型泛函微分方程(4),其中g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5).假设U:[t0,+∞)×Eρ→ℝ满足以下条件:

    (ⅰ) U(t,0)=0,t∈[t0,+∞);

    (ⅱ)存在常数K>0,使得|U(tψ)-U(tψ)|≤Kψ-ψ‖,t∈[t0,+∞),ψψEρ.则函数V:[t0,+∞)×Bρ→ℝ由(10)式给定,满足条件:

    (ⅲ) V(t,0)=0,t∈[t0,+∞);

    (ⅳ)对于常数K>0,有|V(tz)-V(tz)|≤Kz-z‖,t∈[t0,+∞),zzBρ.

      给定tt0ψψEρ.设$y, \bar{y}, \hat{y}:[t-r, +\infty )\to {{\mathbb{R}}^{n}}$是测度中立型泛函微分方程(4)的解,使得${y_t} = \psi , {\bar y_t} = \bar \psi , {\hat y_t} = 0$.设$x, \bar x, \hat x$是广义常微分方程(8)在[t,+∞)上关于$y, \bar y, \hat y$的解,则

    由注1,${x_\psi }(t), {x_{\bar \psi }}(t) \in {\bar B_\rho }$.设$V:\left[ {{t}_{0}}, +\infty \right)\times {{\bar{B}}_{\rho }}\to \mathbb{R}$由(10)式给出.由于对所有ϑ∈[t0-r,+∞),有$\hat x\left( t \right)\left( \vartheta \right) = 0$,即$\hat{x}(t)\equiv 0$,由条件(ⅰ),有$0=U(t, 0)=U\left( t, {{{\hat{y}}}_{t}}(t, 0) \right)=V(t, \hat{x}(t))=V(t, 0)$.由条件(ⅱ),有

    则由注1,有

    显然,对于tt0zzBρ,存在广义常微分方程(8)的解xx,并且ψψG-([-r,0],ℝn),使得

    由注1,有

    则由(12)式,有|V(tz)-V(tz)|≤Kz-z‖.

    定理1  设g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5).假设函数U:[t0,+∞)×Eρ→ℝ在(t0,+∞)上是左连续的,且满足以下条件:

    (ⅰ) U(t,0)=0,t∈[t0,+∞);

    (ⅱ)存在常数K>0使得|U(tψ)-U(tψ)|≤Kψ-ψ‖,t∈[t0,+∞),ψψEρ

    (ⅲ)存在Hahn class函数b:ℝ+→ℝ+,使得对所有tt0ψEρ,有U(tψ)≥b(‖ψ‖);

    (ⅳ)对每个tt0ψEρ,不等式D+U(tψ)≤0成立.

    则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致稳定的.

      由于函数f满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ满足条件(H4),(H5),则方程(8)中的函数F$\mathfrak{J}$ (Ωh),其中F由(6)式给定,Ω=Bc×[t0,+∞),且不减函数h:[t0,+∞)→ℝ由(7)式给出.

    V:[t0,+∞)×Bρ→ℝ由(10)式给定,由引理1,有V(t,0)=0,t∈[t0,+∞),及|V(tz)-V(tz)|≤Kz-z‖,t∈[t0,+∞),zzBρ.由注1及条件(ⅲ),对于给定的tt0,有

    测度中立型泛函微分方程(4)的解y:[t-r,+∞)→ℝn满足yt=ψ,则由引理1,有V(tz)≥b(‖z‖),zBρ.

    由条件(ⅳ)及文献[16]的定理1,则广义常微分方程(8)的平凡解x≡0是变差稳定的.则由文献[16]的定义1,对于每个ε>0,存在δ=δ(ε)>0,使得若x:[γv]→Bct0γv<+∞在[γv]上是有界变差函数,并且$\left\| {\bar x(\gamma )} \right\| < \delta {\rm{及}}{\mathop{\rm var}} _\gamma ^v\left( {\bar x(s) - \int_\gamma ^s {{\rm{D}}}F (\bar x(\tau ), t)} \right) < \delta $,则

    φPy:[t0-r,+∞)→ℝn是测度中立型泛函微分方程(4)的关于初值条件yt0=φ的解,假设

    下面证明

    yt=yt(t0φ),并且定义

    由文献[14]的定理4.4,x(t)是广义常微分方程(8)在[t0,+∞)上的解,满足初值条件x(t0)= $\tilde x$,其中

    并且x(t)在[t0,+∞)上是有界变差的.

    由(14),(17)式,有

    由(13)式,对所有t∈[t0v],有‖x(t)‖<ε,其中v∈(t0,+∞).特别地,有‖x(v)‖<ε.则由(16)式,对任意的t∈[t0v],有

    则(15)式成立,即测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致稳定的.

    定理2   设g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5).假设函数U:[t0,+∞)×Eρ→ℝ满足定理1中的条件(ⅰ)-(ⅲ),并且假设存在连续函数Λ:ℝ+→ℝ+满足Λ(0)=0及Λ(x)>0,x≠0,使得对每个ψEρ,有

    则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致渐近稳定的.

      假设V:[t0,+∞)×Bρ→ℝ由(10)式给出,则文献[16]中定理1的所有条件成立.设函数ΦBρ→ℝ被定义为Φ(z)=Λ(‖z‖),zBρ,则Φ是连续的,且Φ(0)=0及Φ(z)>0,z≠0.

    假设x:[t,+∞)→Bρ是广义常微分方程(8)的解,使得(x(t))t=ψ,其中t∈[t0,+∞),ψEρ,并且假设y:[t-r,+∞)→ℝn是测度中立型泛函微分方程(4)的解,使得yt=ψ.由(19)式,有

    又由于‖yt‖=‖xψ(t)‖,则由注1,有

    并且文献[16]中定理2的条件成立,则广义常微分方程(8)的平凡解x≡0是变差渐近稳定的.由文献[16]的定义1、定义2、定义3,存在δ0>0,并且对每个ε>0,存在T=T(ε)≥0及ζ=ζ(ε)>0,使得若x:[γv]→Bc,其中t0γv<+∞在[γv]上是有界变差函数并且‖x(γ)‖<δ0,及

    给定ε>0,设δ0>0及T=T(ε),设φP,并且y:[t0-r,+∞)→ℝn是测度中立型泛函微分方程(4)的解,使得yt0=φ.假设

    下面证明

    由(21)式,有

    由(20)式,定理1证明中的(18)式成立,即(22)式成立.则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致渐近稳定的.

    下面考虑Lyapunov泛函U:[t0-r,+∞)×ℝn→ℝ,并且建立测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解的新稳定性.利用测度中立型泛函微分方程(4)的解定义U的导数为

    其中y(stψ)是测度中立型泛函微分方程(4)的解,满足yt=ψψG-([-r,0],ℝn).给出一个初值函数ψG-([-r,0],ℝn)且tt0,由文献[14]的定理5.2,存在测度中立型泛函微分方程(4)的唯一解满足yt=ψy(t)=ψ(0),则D+U(ty(t))可以改写为D+U(tψ(0)).

    定理3   设g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5).假设函数U:[t0-r,+∞)×ℝn→ℝ在(t0-r,+∞)上是左连续的,极限

    存在,且满足U(t-y(t-))=U(ty(t)),其中yG-([t0-r,+∞),ℝn).假设U满足以下条件:

    (ⅰ) U(t,0)=0,t∈[t0-r,+∞);

    (ⅱ)对每个a>0,存在常数Ka>0,使得

    其中Ba={z∈ℝn:‖z‖<a};

    (ⅲ)存在Hahn class函数b:ℝ+→ℝ+,使得对任意的yG-([t0-r,+∞),ℝn),t∈[t0,+∞),有U(ty(t))≥b(‖yt‖);

    (ⅳ)存在函数Λ:ℝ+→ℝ+,使得对t∈[t0,+∞),θ∈[-r,0],ψG-([-r,0],ℝn),若U(t+θψ(θ))≤U(tψ(0)),有D+U(tψ(0))≤-Λ(|ψ(0)|).

    则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致稳定的.

      对于st0ξEρ,定义

    显然对所有st0,有U(s,0)=0.

    给定tt0ψEρ,考虑测度中立型泛函微分方程(4)的解y:[t-r,+∞)→ℝn,使得yt=ψ.由文献[15]的引理3.10,广义常微分方程(8)的解x是左连续的,并且由文献[14]的定理4.5可知y也是左连续的,则函数U(sy(s))(s∈[t0-r,+∞))是左连续的.由(23)式,有

    下面证明D+U(tψ)=D+U(tyt)≤0.设S(t)={U(t+θy(t+θ)):θ∈[-r,0]}.

    考虑以下两种情况:

    情形1  假设U(tyt)属于S(t),则存在θ0∈[-r,0],使得

    θ0=0,则U(tyt)=U(ty(t)),由条件(ⅳ)表明D+U(tyt)≤0.若θ0<0,由(24)式及θ0的取值,对所有θ0θ≤0,有

    则对所有足够小的q>0且q<|θ0|,有

    并且D+U(tyt)=0.

    情形2  假设U(tyt)不属于S(t),则有U(tyt)>U(t+θy(t+θ)),θ∈[-r,0],并且在[-r,0]上存在收敛数列{θn}nN${{\left\{ {{\theta }_{n}} \right\}}_{n\in \mathbb{N}}}$, $\bar \theta = \mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {\theta _n} $,使得

    假设存在可数多个θnk使得θnkθ,则

    U(tyt)∈S(t),这与U(tyt)不属于S(t)矛盾,也表明了θ<0.则对所有n,假设θθn<0,有

    则对所有足够小的q>0且q<|θ|,有

    因此D+U(tyt)=0.

    下面证明U满足定理1中的条件(ⅱ).对于$t \ge {t_0}, \hat \psi , \bar \psi \in {\bar E_\rho }, {\rm{及}}\hat y, \bar y$是测度中立型泛函微分方程(4)的解,使得${\hat y_t} = \hat \psi , {\bar y_t} = \bar \psi $,则

    其中函数$\hat \psi , \bar \psi \in {\bar E_\rho }, {\theta _{\hat \psi }}, {\theta _{\bar \psi }}{\rm{及}}{\bar \theta _{\hat \psi }}, {\bar \theta _{\bar \psi }}$分别对应于θ0θ.

    考虑${{\bar{B}}_{\rho }}=\left\{ x\in {{\mathbb{R}}^{n}}:\|x\|<\rho \right\}\text{ }$${{B}_{c}}=\left\{ x\in {{\mathbb{R}}^{n}}:\|x\|<c \right\},\rho <c$.由于$U\left( {{{\left( {t + {{\bar \theta }_{\hat \psi }}} \right)}^ + }.\hat y\left( {{{\left( {t + {{\bar \theta }_{\hat \psi }}} \right)}^ + }} \right)} \right), U\left( {{{\left( {t + {{\bar \theta }_{\bar \psi }}} \right)}^ + }, \bar y\left( {{{\left( {t + {{\bar \theta }_{\bar \psi }}} \right)}^ + }} \right)} \right)$存在,条件(ⅱ)表明对所有$\theta \in [ - r, 0], {\bar B_\rho } \subset {B_c}, \hat y(t + \theta ), \bar y(t + \theta ) \in {\bar B_\rho }$,有

    另外,有

    U满足定理1中的所有条件,即测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致稳定的.

    定理4   设g:[t0,+∞)→ℝ是不减函数,fP×[t0,+∞)→ℝn满足条件(H1),(H2),(H3),正规化函数μ:ℝ×ℝ→ℝn×n满足条件(H4),(H5).假设函数U:[t0-r,+∞)×ℝn→ℝ在(t0-r,+∞)上是左连续的,极限

    存在,且满足U(t-y(t-))=U(ty(t)),其中yG-([t0-r,+∞),ℝn).假设U满足定理3中的条件(ⅰ),(ⅱ),(ⅲ),并且存在Hahn class函数d:ℝ+→ℝ+,使得对测度中立型泛函微分方程(4)的每个解y,有

    其中st0,且对每个t≥0,有d(t)≥b(t),其中b由定理3中的条件(ⅲ)给出.另外,假设存在函数Λ:ℝ+→ℝ+满足Λ(0)=0及Λ(x)>0,x≠0,并且存在连续不减函数p(s)>ss>0,使得对θ∈[-r,0],t∈[t0,+∞),ψG-([-r,0],ℝn),若U(t+θψ(θ))<p(U(tψ(0))),有

    则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致渐近稳定的.

      对于st0ξEρ,定义

    则由定理3的证明,方程(4)的平凡解y≡0是一致稳定的.

    t0≥0,φP,假设y:[t0-r,+∞)→ℝn是测度中立型泛函微分方程(4)的解,满足yt0=φ,记解y(t)=y(tt0φ).对于tt0,设yt=yt(t0φ),并且设ε>0.由于方程(4)的解y≡0是一致稳定的,即存在δ>0,使得若‖φ‖<δ,则‖yt(t0φ)‖<ε.则对每个t∈[t0,+∞),有

    其中d是增函数.

    假设0<ηε是任意的,需证明存在数T=T(εη)>0,使得‖φ‖<δ,则对所有t∈[t0+T,+∞),有‖yt‖≤η.事实上,只需证明对所有t∈[t0+T,+∞),有U(ty(t))≤b(η),其中b由定理3的条件(ⅲ)给定.

    首先,找出数T.由函数p(s)的性质,存在数α>0,使得对b(η)≤sd(ε),有p(s)-sα(注意b(η)≤b(ε)≤d(ε)).设是正整数,使得,由于b(η)≤d(ε),有d-(b(η))≤ε,设

    并且定义.下面证明对所有$t \in \left[ {{t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\eta }, + \infty } \right)$,有U(ty(t))≤b(η).需证明对所有$t \in \left[ {{t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\eta }, + \infty } \right)$,有

    假设

    的选择及(28)式,有

    并且有

    其中${t_0} \le t \le {t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\beta }, \theta \in [ - r, 0]$.由(28),(29)式,有

    则由(26)式,有

    并且U(t1y(t1))<0,其中${t_1} = {t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\eta }$,这与U是正数矛盾.则

    注意,当时,由(26)式及,有D+U(ty(t))≤0,则对于θ∈[-r,0],有

    假设存在$\bar t > {t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\eta }$,使得

    则D+U(ty(t))>0,与D+U(ty(t))≤0矛盾.则对任意的$t > {t_0} + \frac{{d(\varepsilon )}}{\eta }$,有

    ,并且假设对一些正整数N≥1及t满足tn-1t-t0tn,有

    运用前面的证明方法,有

    则当t=t0+tn-1时有U(ty(t))<0.类似地,也能证明当tt0+tn-1时有时,对所有.有U(t, y(t))≤b(η).最后,由于b(‖y(t)‖)≤U(ty(t))≤b(η),并且b是增函数,则对所有,有‖yt‖≤η.则测度中立型泛函微分方程(4)的平凡解y≡0是一致渐近稳定的.

Reference (16)

Catalog

    /

    DownLoad:  Full-Size Img  PowerPoint
    Return
    Return