几类含奇异摄动的椭圆型方程解的存在性、集中性与多解性的研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:firemourne
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本文主要研究几类含有奇异摄动的Kirchhoff型方程,拟线性Schr(o)dinger方程以及Schr(o)dingcr-Poisson方程的解的存在性,集中性以及多解性.  本文共分为五章:  在第一章中,我们先概述本文所研究的问题的背景以及国内外的研究现状,并简要介绍本文所做的主要工作以及相关的预备知识和一些记号.  在第二章与第三章中,我们研究了两类含奇异摄动的Kirchhoff型方程.  在第二章中,我们研究了下述含有临界Sobolev指标的Kirchhoff型方程{-(ε2a+εb∫R3|▽u|2)△u+V(x)u=f(u)+u5,x∈R3,u∈H1(R3),u>0,x∈R3的解的存在性、集中性以及多解性,其中ε是一个足够小的正数,a,b是正常数,f∈C1(R+,R)且次临界增长(f(u)~up-1(4<p<6)),V: R3→ R是一个局部H(o)ldcr连续函数,通过运用文献[M.del Pino,P.L.Fclmer,Calc.Var.PartialDifferential Equations4(1996)121-137]中提出的惩罚函数方法,我们首先证明当ε>0足够小时,上述方程具有一个指数衰减的弱解uε,并且,当ε→0时,uε集中于位势V的局部极小值点.根据极小极大定理和Ljustcrnik-Schnirelmann理论,我们通过研究位势V(x)的局部极小值点所构成的集合的拓扑结构得到了上述方程的一个多解性的结果.  需要指出的是,为了克服含临界指标的非线性项u5的出现所引起的仲缩失紧,我们需要将泛函的能量降低至某一临界能量之下.在文献[J.Wang,L.Tian,J.Xu,F.Zhang,J.Differential Equations253(2012)2314-2351]中,J.Wang et al.给出的临界能量是c*:=1/3(aS)3/2+1/12b3S6,其中S是D1,2(R3)→ L6(R3)的最佳Sobolcv嵌入常数,但是c*不是最优的.在本章中,我们给出了这一类Kirchhoff型方程的确切的临界能量值:1/4abS3+1/24b3S6+1/24(b2S4+4aS)3/2.我们的结果是文献[X.He,W.Zou,J.Differential Equations2(2012)1813-1834]关于全空间上的Kirchhoff型方程次临界问题的存在性、集中性与多解性的结果的部分推广.  在第三章中,我们研究下述含有临界Sobolev指标的Kirchhoff型方程{-(ε2a+εb∫R3|▽u|2)△u+V(x)u=λ|u|p-2u+|u|4u,x∈R3,u∈H1(R3),u>0,x∈R3的解的存在性与集中性.其中ε是一个足够小的正数,a,b是正常数,λ>0,2<p≤4,我们构造出一族解uε∈H1(R3),并且使得当ε→0时,uε将集中于位势V的局部极小值点.  尽管,在文献[Y.He,G.Li,S.Pcng,Adv.Nonlinear Stud.14(2014),441-468]中,Y.He,G.Li和S.Peng研究过下述含有临界Sobolev指标的Kirchhoff型方程{-(ε2a+εb∫R3|▽u|2)△u+V(x)u=f(u)+u5,x∈R3,u∈H1(R3),u>0,x∈R3,其中f(u)~up-1(4<p<6),并且满足Ambrosctti-Rabinowitz条件(以下简称(AR)条件),从而保证了Palais-Smalc序列(以下简称(PS)序列)的有界性.但是,在本章中,g(u):=λ|u|p-2u+|u|4u(2<p≤4)不满足(AR)条件((E)μ>4,0<μ∫u0g(s)ds≤g(u)u),在证明正解的存在性的过程中,寻找有界的(PS)序列变成了一个主要的困难.另外,g(s)/s3(s>0)不具备严格增性也导致了Nehari流形无法引入.我们的结果是文献[Y.He,G.Li,S.Peng,Adv.Nonlinear Stud.14(2014),441-468]的关于f(u)~|u|p-2u(4<p<6)的存在性与集中性结果的推广.  在第四章中,我们研究下列含临界Sobolcv指标的Schr(o)dinger-Poisson方程:{-ε2△u+V(x)u+ψu=λ|u|p-2u+|u|4u,x∈R3,-ε2△ψ=u2,u∈H1(R3),u>0,x∈R3的解的存在性与集中性.其中ε是一个足够小的正数,λ>0,3<p≤4,我们构造出一族解uε∈H1(R3),并且使得当ε→0时,uε将集中于位势V的局部极小值点.  尽管,对于含次临界增长的Schr(o)dingcr-Poisson方程{-ε2△u+ V(x)u+ψu=f(u),x∈R3,-ε2△ψ=u2,u∈H1(R3),u>0,x∈R3非线性项f(u)~|u|p-2u(4<p<6)满足(AR)条件,容易获取有界的(PS)序列的情形已经被广泛地研究了,但是本章考虑的带临界项的情形更为复杂.由于g(u):=λ|u|p-2u+|u|4u(3<p≤4)不满足(AR)条件((E)μ>4,0<μ∫u0g(s)ds≤g(u)u),在证明正解的存在性的过程中,寻找有界的(PS)序列变成了一个主要的困难.另外,g(s)/s3(s>0)不具备严格增性也导致了Nehari流形无法引入.我们的结果是新的.  在第五章中,我们研究下列含临界Sobolev指标的拟线性Schr(o)dinger方程{-ε2△u+V(x)u-ε2△(u2)u=W(x)uq-1+ u2.2*-1,x∈RN,u>0,x∈RN的解的存在性、集中性以及多解性.其中ε是一个足够小的正数,N≥3,2*=2N/N-2,4<q<2.2*,min V>0,inf W>0,在某种适当的条件下,我们将证明上述方程的解的存在性与集中现象,再利用极小极大定理和Ljusternik-Schnirclmann理论,我们通过研究位势V的全局极小值点所构成的集合与位势W的全局极大值点所构成的集合的拓扑结构来得到上述方程的多解性的结果.  我们的结果是文献[X.He,A.Qian,W.Zou,Nonlinearity26(2013),3137-3168]的结果的部分推广.文献[X.Hc,A.Qian,W.Zou,Nonlinearity26(2013),3137-3168]考虑了下述带奇异摄动的拟线性Schr(o)dingcr方程{-ε2△u-ε2△(u2)u+V(x)u=h(u)+u2.2*-1,x∈RN,u∈H1(RN),u>0,x∈RN,其中h(u)次临界增长,V(x)满足著名工作文献[P.Rabinowitz,Z.Angcw.Math.Phys.43(1992)270-291]的位势条件:inf x∈RNV(x)<lim inf|x|→∞V(x).
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