平面上带校准场的Schr?dinger方程驻波解的存在性及其稳定性

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本文主要研究一类源于Chern-Simons理论的平面上带校准场的Schr(o)dinger方程驻波解的存在性,稳定性,数量性质及渐近性态.  本文共分五章:  在第一章中,我们概述本文所研究问题的背景及国内外研究现状,并简要介绍本文的主要工作及相关的预备知识和一些记号.  在第二章中,我们研究平面上一类非线性Chern-Simons-Schr(o)dinger方程-△u+ωu+(h2(|x|)/|x|2+∫+∞|x|h(s)/su2(s)ds)u=|u|p-2u,x∈R2(E1)具有事先给定的L2模的解的存在性与多重性,其中p∈[4,+∞)及h(s)=1/2∫s0ru2(r)dr.我们通过寻找能量泛函I(u)=1/2∫R2▽u|2+1/2∫R2|u|2/|x|2(∫|x|0s/2u2(s)ds)2-1/p∫R2|u|p限制在集合Sr(c)={u∈H+r(R2):‖u‖2L2(R2)=c},c>0上的临界点来获得这样的解.当p=4时,我们给出了I(u)限制在Sr(c)上的临界点不存在的一个充分条件并且得到了I(u)限制在Sr(8π)上的无穷多个临界点.当p∈(4,+∞)时,I(u)在Sr(c)上无下界,所以惯用的在Sr(c)上寻找I(u)的极小点的方法失效.我们通过在Sr(c)的一个子流形上运用约束极小法,证明了对于特定的c>0.I(u)在Sr(c)上存在临界点.进一步,运用极小极大原理,我们证明了,当c∈(0,4π/p-3)时,I(u)在Sr(c)上有无穷多个临界点.上述结果推广了Byeon,Huh和Seok(J.Funct.Analysis.2012)及Huh(J.Math.Phys.2012)中的主要结果,已发表于(Ann.Acad.Sci.Fenn.Math.2017).  在第三章中,我们研究下列Chern-Simons-Schr(o)dinger方程{-△u+ωu+λ(h2(|x|)/|x|2+∫+∞|x|h(s)/su2(s)ds)u=|u|p-2u,x∈R2,u∈H1r(R2)(E2)极小能量变号解的存在性及其渐近性态.其中ω,λ>0,p>6及h(s)=1/2∫s0ru2(r)dr.结合约束极小方法和数量形变引理,我们证明这个问题至少存在一个变号一次的极小能量变号解uλ.更进一步地,我们证明uλ的能量严格大于方程(E2)的基态解能量的二倍.最后,我们分析了当λ↘0时,uλ的渐近性态.这些结果已发表于(J.Math.Anal.Appl.2017).  在第四章中,我们研究平面上一类带校准场的Schr(o)dinger方程{iD0φ+(D1D1+D2D2)φ+|x|2φ=-λ|φ|2φ,(a)0A1-(a)1A0=-Im((φ)D2φ),(a)0A2-(a)2A0=Im(φD1φ),(a)1A2-(a)2A1=-1/2|φ|2(E3)驻波解的存在性,稳定性及数量性质,其中i表示虚数单位,对于(t,x1,x2)∈R1+2,(a)0=(a)/(a)t,(a)1=(a)/(a)x1,(a)2=(a)/(a)x2,φ:R1+2→C表示复标量场,Aμ:R1+2→R是校准场,Dμ=(a)μ+iAμ是共变导数,μ=0,1,2,λ>0表示相互作用势的强度.这个问题是一个源于Chern-Simons理论的质量临界Schr(o)dinger方程.当这一问题非聚焦时(λ<1),我们证明了任意质量的稳定驻波解的存在性.当这一问题聚焦时(λ≥1),我们证明了小质量的稳定驻波解的存在性,并且给出了这些驻波解的一个质量塌陷行为.上述结果是对Bergé,Bouard和Saut(Nonlinearity1995)及Huh(Nonlinearity2009)中关于方程(E3)动态刻画结果的补充.  在第五章中,我们研究下列非线性Chern-Simons-Schr(o)dinger方程-△u+ωu+|x|2u+λ(h2(|x|)/|x|2+∫+∞|x|h(s)/su2(s)ds)u=|u|p-2u,x∈R2(E4)标准化解的存在性,多重性,数量性质及其渐近性态,其中ω∈R,λ>0,p>4且h(s)=1/2∫s0ru2(r)dr.运用约束极小法和极小极大原理,我们证明了这一问题至少存在两个标准化解,其中一个是基态解,另一个是激发态解(高能量解).进一步,我们分析了基态解的渐近性态和数量性质.上述结果把Bellazzini,Boussaid,Jeanjean和Visciglia(Comm.Math.Phys.2017)中关于带雪茄型位势的半线性Schr(o)dinger方程的主要结果推广到了带调和位势的Chern-Simons-Schr(o)dinger方程(E4),已被(Z.Angew.Math.Phys.2018)接收发表.
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