一类带dirichlet边界条件的二维指数增长非线性椭圆方程无穷多个解的构造

摘要:本文考虑Dirichlet边值问题: in  on  (0.1)其中是在平面上的一个光滑有界区域,为算子在Dirichlet边界条件下的取正值的第一本(特)征函数。为在上的一个正连续函数。我们证明在给定任意整数并且对于所有充分大的的情况下,这个问题至少有个解。并发现当为指数增长函数且不一致收敛于0,以及时,该方程的解在的极值点附近表现出多重爆破行为。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1预备知识4
2逼近解的构造6
3线性化问题20
4辅助非线性问题23
5变分约化24
6泛函渐进展开24
致谢26
参考文献27
一类带Dirichlet边界条件的二维指数增长非线性椭圆方程无穷多个解的构造
引言
Dirichlet boundary condition
引言
1.考虑Dirichlet边值问题:
 in 
 on  (01.1)
其中为平面上光滑有界区域,为负的拉普拉斯算子在Dirichlet边界条件下的第一本(特)征函数,s为一个充分大的参数。为在上正的连续函数。试证明对于所有充分大的s的情况下,这个问题有无穷多个解,揭示出当不一致收敛于0,该方程的解在的最大值点附近产生多重爆破行为。
Ambrosetti–Prodi问题(简称AP问题)是指:
 in 
 on  (01.2)
其中是在上的一个光滑有界区域,,我们假设函数在时其极限满足:

在1973年,Ambrosetti 和Prodi最早研
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究AP问题,并给出了该问题无解,一个解和两个解存在性的条件(见文献[6])。
在1975年,Berger和Podolak在假设,时,即把AP问题转化为(见文献[7])
 in
 on (01.3)
Lazer和McKenna证明该问题存在三个解(见文献[8])。
Hofer和Solimini证明问题的第四个解(见文献[9]和[10])。
所有这些结果,都依赖于方程(1.1)中参数和非线性函数的特征。
Lazer和McKenna猜想:当时,对于充分大的,是否有无穷多个解?
预备知识
1.连续映射与压缩映射原理(见文献[5])
定义1.1
给定,设 ,,使得对于,有
,
就称在点处连续。若映射在每一点处都是连续的,就称是上的连续映射。
定义1.2
考虑映射。如果存在,使得有
,
称是到自身的压缩映射.
定理1.1(Banach不动点定理压缩映射原理)
设是一个完备距离空间,是到其自身的一个压缩映射,那么在中存在唯一的的不动点。
2.索伯列夫空间和线性算子(见文献[11]):
是在是上的光滑有界区域,且。对于,我们定义在上的Lebesgue空间:

是关于范数的Banach空间。
进一步,我们可以定义为Hilbert空间:

对于我们定义:

其中:  ,  , 
定义弱导数:

我们定义
,
所以也是Hilbert空间:

3.Sobolev嵌入定理(见文献[11]):

对于所有的。
,
对于所有的。
4.椭圆正则性定理(见文献[11]):
对于方程:
 in
 on
其中,。
我们假设,这样就存在使得:

5.格林第二公式(见文献[5])
设函数和在上具有一阶连续偏导数,在内具有二阶连续偏导数,则有

逼近解的构造
考虑如下的Dirichlet边值问题:
 in 
 on  (2.1)
其中是在平面上的一个有界光滑区域,,是一个充分大的正参数,是问题在Dirichlet边界条件下的一个取值为正的第一本征函数值。我们定义在Dirichlet边界条件下的各特征值满足条件:

这些构造给了我们关于逼近解的更精确的信息,进一步,我们定义:

在 和上面定义一个格林函数:
,
,  (2.2)
我们引进, 得到:
,in 
, on  (2.3)
在接下来的文章中我们确定了一个区间,我们假设:

接下来我们要构造问题的逼近解,我们选取满足条件:
 (2.4)
其中将会在后面的论述中定义。我们在的范围中。

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