mofile吧 关注:22贴子:1,625
  • 3回复贴,共1
  • 121.28.7.*
\documentclass[12pt]{article}
\hoffset -2cm\voffset -2cm
%\topmargin -1cm
\textwidth 150mm \textheight 230mm
\usepackage{graphicx}
\usepackage{amsmath,amscd,amsthm,amssymb}
\allowdisplaybreaks[4]
\renewcommand{\baselinestretch}{1.45}
% ----------------------------------------------------------------
\vfuzz2pt % Don't report over-full v-boxes if over-edge is small
\hfuzz2pt % Don't report over-full h-boxes if over-edge is small
% THEOREMS -------------------------------------------------------
\newtheorem{thm}{Theorem}[section]
\newtheorem{cor}[thm]{Corollary}
\newtheorem{lem}[thm]{Lemma}
\newtheorem{prop}[thm]{Proposition}
\theoremstyle{definition}
\newtheorem{defn}[thm]{Definition}
\theoremstyle{remark}
\newtheorem*{rem}{Remark}
\numberwithin{equation}{section}
\newcommand{\LL}{\left}
\newcommand{\RR}{\right}
\begin{document}
\vspace {0.8cm}
\title{{ Existence of Bounded Nonoscillatory Solution of Higher
Order Neutral Differential Equations with Positive and Negative
Coefficients
 }\thanks{Research are supported by
the Natural Science Foundation of Hebei Province and Main
Foundation of Hebei Normal University.}}
\author{ Zhenguo Zhang, Haiyan Liang, Qiaoluan Li \\
}
\date{}
\maketitle
\begin{minipage}{120mm}
{\bf Abstract:} {\small In this paper, by applying the fixed point
theorem and with the condition of $f_i\,\,(i=1,2)$ satisfying the
Lipschitz condition,  we obtain the existence of bounded
nonoscillatory solution of the following higher order neutral
differential equations:
$$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+f_{1}(t,x(\sigma_{1}(t)))-f_{2}(t,x(\sigma_{2}(t)))=0, \eqno{(1.1)}$$
$$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+f_{1}(t,x(\sigma_{1}(t)))-f_{2}(t,x(\sigma_{2}(t)))=g(t),
\eqno{(1.2)}$$
$$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+\sum\limits_{j=1}^{m}q_{j}(t)x(\tau_{j}(t))=0,
\eqno{(1.3)}$$}
 \vskip 0.0in
 \noindent {\bf Keywords:} {\small  Neutral differential equation,
 Nonoscillation.}
\\
   \noindent {\bf  2000MSC:}
34C10
\end{minipage} \vskip 0.2in
\begin{center}
{\bf 1. INTRODUCTION}
\end{center} \vskip 0.in
本文考虑具有正负项的高阶非线性微分方程
$$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+f_{1}(t,x(\sigma_{1}(t)))-f_{2}(t,x(\sigma_{2}(t)))=0, \eqno{(1.1)}$$
$$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+f_{1}(t,x(\sigma_{1}(t)))-f_{2}(t,x(\sigma_{2}(t)))=g(t),



1楼2009-06-17 17:37回复
    • 121.28.7.*
    \eqno{(1.2)}$$ 及具有振动系数的高阶中立型微分方程
    $$(x(t)-p(t)x(\tau(t)))^{(n)}+\sum\limits_{j=1}^{m}q_{j}(t)x(\tau_{j}(t))=0,
     \eqno{(1.3)}$$ 其中$\tau, \sigma_{i}, \tau_{j}\in
    C([t_{0},\infty), R^{+}),\,i=1,2,\,j=1,2,\cdots,m.$
    $\lim\limits_{t\rightarrow \infty}\tau(t)=\infty,$
    $\lim\limits_{t\rightarrow\infty}\sigma_{i}(t)=\infty,$
    $\lim\limits_{t\rightarrow\infty}\tau_{j} (t)=\infty$.
    $p,f_{i},g,q_{j}\in C([t_{0},\infty),R),\,\,uf_{i}(t,u)>0 (u\neq
    0).$ 在$[t_{0},\infty)\times [0,a]$ or $[t_{0},\infty)\times
    [-a,0]$上,$f_{i}$满足 Lipschitz 条件,即
    $$|f_{i}(t,u)-f_{i}(t,v)|\leqslant p_{i}(t)|u-v|, \eqno{(1.4)}$$
    $$\int_{t}^{\infty}(s-t)^{n-1}p_{i}(s)ds < \infty,  \eqno{(1.5)}$$
    $$\int_{t}^{\infty}(s-t)^{n-1}|g(s)|ds < \infty,  \eqno{(1.6)}$$
    $$\int_{t}^{\infty}(s-t)^{n-1}|q_{j}(s)|ds < \infty,  \eqno{(1.7)}$$
    It is well known that the oscillatory behavior of solutions of the
    neutral differential equations has been extensively studied in the
    literature since 1980, see [1], [2]. Recently, there have been a lot
    of activities concerning the nonoscillations of neutral functional
    differential equations. There have been some results about the
    nonoscillatory behavior of solutions of first order neutral
    differential equations, see [3]. In [4] and [5], the authors
    investigated the following higher order neutral delay differential
    equations respectively:
    $$(x(t)+cx(t-\tau))^{(n)}+(-1)^{n+1}[P(t)x(t-\sigma)-Q(t)x(t-\delta)]=0,
     \eqno{(1.8)}$$
    $$(x(t)-x(t-\tau))^{(n)}+P(t)x(t-\sigma)=0, \eqno{(1.9)}$$
    where $P,Q \in C([t_{0},\infty),R^+).$ In Eq.(1.9), $n$ is an  odd
    number.
     In this paper, we consider the more extensive equations
     (1.1),(1.2) and (1.3), where $n\in N$. Our main goal in this paper will be to
     obtain sufficient conditions for the existence of the bounded
     nonoscillatory solutions of Eq.(1.1),(1.2),(1.3).
     As is customary, a solution of Eq.(1.1),(1.2) and (1.3) is said to
     be oscillatory, if it has  arbitrarily large zeros.Otherwise the solution is called
     nonoscillatory.\\
     对于$p(t)$,我们考虑下列四种情形:\\
    


    2楼2009-06-17 17:37
    回复
      • 121.28.7.*
      方程(1.1)存在有界非振动解.}\\
      {\bf 证明:} 选取常数 $M_{1},\,M_{2},\,\alpha$,满足
      $0<p_{2}M_{1}<\alpha <(p_{1}-1)M_{2}$.  设
      $$c=\min\{\frac{(p_{1}-1)M_{2}-\alpha}{M_{2}},\,\,\,\,\,
      \frac{p_1
      \alpha-p_1p_{2}M_{1}}{p_{2}M_{2}},\,\,\,\,\,\frac{p_{1}-1}{2}\}$$
      由式(1.5)知,存在$T\geqslant t_{0}$, 当 $t\geqslant T$时,有
      $$\frac{1}{(n-1)!}\int_{\tau^{-1}(t)}^{\infty}(s-\tau^{-1}(t))^{n-1}(p_{1}(s)+p_{2}(s))ds\leqslant
      c$$
       Consider the Banach space BC of all continuously bounded
      functions defined on $[t_{0},\infty)$ with the sup norm
      $||x||=sup\{|x(t)|:t\geqslant t_{0}\}.$ Set
      $$\Omega =\{x\in BC:M_{1}\leqslant x(t)\leqslant M_{2},\,
      for\,\,\,\,\, t\geqslant t_{0}\}$$ Then $\Omega$ is a nonempty,
      bounded, closed and
      convex subset of BC.\\
      Define a mapping $\Gamma$ on $\Omega$ as follows:
      $$ (\Gamma x)(t)=\left\{\begin{array}{lll}\frac{\alpha+x(\tau^{-1}(t))}{p(\tau^{-1}(t))}
      + \frac{(-1)^{n-1}}{(n-1)!p(\tau^{-1}(t))}\times &
      \\
      \int_{\tau^{-1}(t)}^{\infty}(s-\tau^{-1}(t))^{n-1}
      [f_{1}(s,x(\sigma_{1}(s)))-f_{2}(s,x(\sigma_{2}(s)))]ds &t\geqslant
      T\\ (\Gamma x)(T) & t_{0}\leqslant t <T
      \end{array}\right.$$
       对任意$x\in \Omega$, $$(\Gamma
       x)(t)\leqslant\frac{\alpha}{p_{1}}
      +\frac{M_{2}}{p_{1}}+\frac{cM_{2}}{p_1}\leqslant M_{2}$$ and
      $$(\Gamma x)(t)\geqslant \frac{\alpha}{p_{2}}-\frac{M_{2}c}{p_1} \geqslant
      M_{1}$$ 因此 $\Gamma \Omega\subset\Omega$. 上的
      下面我们证明$\Gamma$是$\Omega$上的压缩映射.\\
      对任意 $x,y\in \Omega$,
      $$|(\Gamma x)(t)-(\Gamma y)(t)|\leqslant \frac{1}{p_{1}}||x-y||+\frac{c}{p_1}||x-y||$$
      则对任意$t\in [t_{0},\infty)$,有 $$||\Gamma x-\Gamma y||\leqslant
      \frac{1+c}{p_{1}}||x-y||$$  因此$\Gamma$是$\Omega$上的压缩映射.
      因此,存在 $x\in\Omega$, 使得$\Gamma x=x$. 容易验证
      $x(t)$就是方程(1.1)的有界正解.\\
      {\bf 定理 2.3}  {\it 假设条件(iii)和式(1.4),(1.5)成立,则方程
      (1.1)存在有界非振动解。}\\
      {\bf 证明:} 选取常数$M_{1},\,M_{2},\,\alpha$, 满足
      $0<M_{1}<M_{2},\,\,M_{1}-pM_{2}<\alpha <M_{2}$.  设
      $$c=\min\{\frac{M_{2}-\alpha}{M_{2}},\,\,\,\,\,\frac{\alpha
      +pM_{2}-M_{1}}{M_{2}},\,\,\,\,\,\frac{1+p}{2}\}$$ 由式(1.5)知,
      存在$T\geqslant t_{0}$,当$t\geqslant T$时,有
      $$\frac{1}{(n-1)!}\int_{t}^{\infty}(s-t)^{n-1}(p_{1}(s)+p_{2}(s))ds\leqslant
      c$$
       Consider the Banach space BC of all continuously bounded
      functions defined on $[t_{0},\infty)$ with the sup norm
      


      4楼2009-06-17 17:37
      回复
        • 121.28.7.*
        \sum\limits_{j=1}^{m}q_{j}(s)ds &t\geqslant T\\
        (\Gamma x)(T) & t_{0}\leqslant t <T
        \end{array}\right.$$
        The others are similar with Theorem 2.4.\\
        Then we complete the proof.\\
        \begin{center}
        {\bf References}
        \end {center}
        1. L.H.Erbe, Q.K.Kong and B.G.Zhang, {\it Oscillation Theory for
        Functional Differential Equations}, Marcel Kekker, (1995).\\
        2. D.D.Bainov and D.P.Mishev, {\it Oscillation Theory for Neutral
        Differential Equations with Delay}, Adam Hilger, (1991).\\
        3. S.G.Ruan, {\it Oscillations for First-Order Neutral Differential
        Equations with Variable Coefficients}, Bull.Austral.Math.Soc.43,
        147-152, (1991).\\
        4. Y.Zhou and B.G.Zhang, {\it Existence of Nonoscillatory Solutions
        of Higher-Order Neutral Differential Equations with Positive and
        Negative Coefficients}, Appl.Math.Letters 15, 867-874,
        (2002).\\
        5. Q.K.Kong, Y.J.Sun and B.G.Zhang, {\it Nonoscillation of a Class
        of Neutral Differential Equations}, Computers
        Math.Applic.44,643-654, (2002).\\
        6. B.G.Zhang and J.S.Yu, {\it The Existence of Positive Solutions of
        Neutral Differential Equations}, Sci.Sinica 8, 785-790,
        (1992).\\
        7. M.R.S.Kulenovi\'{c} and S.Had\v{z}iomerspahi\'{c}, {\it Existence
        of Nonoscillatory Solution of Second Order Linear Neutral
        Delay Equation}, J.Math.Anal.Appl.228, 436-448, (1998).\\
        8. J.H.Shen and J.S.Yu, {\it Asymptotic Behavior of Solutions of
        Neutral Differential Equations with Posituve and Negative
        Coefficients}, J.Math.Anal.Appl.195, 517-526, (1995).\\
        9. S.Tanaka, {\it Existence of Positive Solutions of Higher Order
        Nonlinear Neutral Differential Equations}, Rocky Mountain J.Math.30,
        1139-1149, (2000).\\
           Zhenguo Zhang, Haiyan Liang, Qiaoluan Li\\
         {\small College of Mathematics and Information
        Science,\\} \mbox{}\hspace{0.6cm}{\small Hebei Normal University,\\}
        \mbox{}\hspace{0.6cm}{\small Shijiazhuang,\,\,050016,\,\,
        P.R.\,China\\} \mbox{}\hspace{0.6cm}{\small E-mail:
        liang730110@eyou.com}
        \end {document}
        


        9楼2009-06-17 17:37
        回复