二阶微分方程组的特征值和正解的存在性

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本文讨论了二阶微分方程组{[(p1(t)u)+q1(t)u]=v,t∈(a,b),[(p2(t)v)+q2(t)v]=f(t,u),t∈(a,b),α10u(a)+α11p1(a)u(a)=0,β10u(b)+β11p1(b)u(b)=0,α20v(a)+α21p2(a)v(a)=0,β20v(b)+β21p2(b)v(b)=0,(1.1)的正解存在性问题. 假设以下条件满足(A1) pi∈C1[a,b],qi ∈ C[a,b],并且对任给的t ∈ [a,b],pi(t)>0,qi(t) ≤ 0,I=1,2。(A2) αi0≥ 0,αi1≤ 0,α2i0+α2i1>0,I=1,2.(A3)βi0≥0,βi1≥0,β2i0+β2i1>0,I=1,2.(A4) 齐次边值问题{[(pi(t)w)+qi(t)w]=0,tβ(a,b),αi0w(a)+αi1pi(a)w(a)=0,βi0w(b)+βi1pi(b)w(b)=0,(1.2)没有非平凡解,I=1,2.(A5) f : [a,b]×[0,∞)→[0,∞)是非负连续函数。本文的主要结论是:定理1.1 若条件(A1){(A4)满足,则对特征值问题{[(p1(t)u)+q1(t)u]=v,t ∈(a,b),[(p2(t)v)+q2(t)v]=μu,t ∈(a,b),α10u(a)+α11p1(a)u(a)=0,β0u(b)+β11p1(b)u(b)=0,α20v(a)+α21p2(a)v(a)=0,β20v(b)+β21p2(b)v0(b)=0:(1.3)存在唯一的μ*,使得当μ=μ*时,(1.3)存在正解(u,v)=(η,e),即(μ,u,e)=(μ,η,e)是(1.3)的解,并且对任意的t ∈(a,b),η(t)>0,e(t)>0:进一步,此时μ*=inf{(μ)>0,当μ=(μ)时,问题(1:3)存在非平凡解}>0.(1.4)定理1.2 若条件(A1)-(A5)满足,并且下列两条件之一满足:(j) f0<μ*μ*>f∞,其中f0=lim inf min u→0+t∈[a,b](f(t,u/u),f0=lim sup max u→0+t∈[a,b](f(t,u/u),f∞=lim inf min u→+∞ t∈[a,b](f(t,u/u),f∞=lim sup max u→+∞ t∈[a,b](f(t,u/u),那么边值问题(1:1)至少有一个正解。
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