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具有连续变量的脉冲偏差分方程解的振动性

2010-07-17司文艺侯成敏

食品科学技术学报 2010年2期
关键词:实数常数平均值

司文艺, 侯成敏

(延边大学 数学系, 吉林 延吉 133002)

1 问题的提出

定义R为所有实数的集合,N为所有整数的集合. 对任意a∈R,令N(a)={a,a+1,…,}. 对任意x,τ∈R,r∈R(1),令N(x-rτ,x)={x-rτ,x-(r-1)τ,…,x}.

考虑具有连续变量的脉冲偏差分方程

(1)

Ω0={(x,y)|x≥x0-rτ,y≥y0-
(l+1)τ}{(x,y)|x≥x0,y≥y0}.

定义1. 对于给定的x0≥0,y0≥0和φ∈φ(x0,y0),如果实值函数A(x,y)定义在[x0-rτ,∞)×[y0-(l+1)τ,∞)上,并且满足方程(1)和初值条件

A(x,y)=φ(x,y),(x,y)∈Ω0,

(2)

则称A(x,y)是方程(1)的一个解.

对给定的x0≥0,y0≥0和φ∈φ(x0,y0),通过递推方法可知,方程(1)的解存在且唯一.

定义2. 如果方程(1)的解既不是最终正解也不是最终负解,则称它是振动的;否则,称它是非振动的.

当{xk}=Ø,即{xk}是空集时,方程(1)可以化简为偏差分方程

A(x+τ,y)+A(x,y+τ)-A(x,y)+p(x,y)·
A(x-rτ,y-lτ)=0,x≥x0,y≥y0-τ.

(3)

具有连续变量的非脉冲偏差分方程的振动性已经被很多学者所研究,例如,参看文献[1-4]. 然而,目前,对具有连续变量的脉冲时滞差分方程的研究却很少. 如果存在正整数序列{mk},使得当k→∞时,mk→∞,bmk≤-1,那么方程(1)的所有解都是振动的. 因此,我们总假设对任意k∈N(1),有bk>-1.

2 主要结果

在本文,为了方便我们令

下面的定理给出了方程(1)的解是振动的充分条件.

定理1. 假设

(4)

(5)

则方程(1)的所有解都是振动的.

证明. 如若不然,不妨假设存在方程(1)的最终正解A(x,y). 不失一般性,假设对x≥x0-rτ,y≥y0-(l+1)τ,有A(x,y)>0. 令

(6)

由方程(1)得,

因此

(7)

(8)

(9)

根据方程(7)、(8)、(9),可得

利用算数平均值和几何平均值的不等式,可以得到

由方程(1)知,

运用不等式

我们得到

由方程(5),选取常数θ>1和X0,Y0>0,使得

(1+bk)-1>θ>1,x>X0,y>Y0.

因此

w(x,y)≥θmin{w(i,j)|(i,j)∈
N(x-rτ,x)N(y-lτ,y-τ)},x>X0,y>Y0.

(10)

故可以选取常数a>0和X1,Y1>0,使得对x>X1,y>Y1,有

因此,对任意x>X1,y>Y1存在实数x*,y*,使得

所以

w(sk,tk)=min{w(x,y)|(x,y)∈
N(x0,sk)N(y0-τ,tk)}.

推论1. 假设

则方程(1)的所有解都是振动的.

推论2. 假设

则方程(1)的所有解都是振动的.

推论3. 假设

则方程(3)的所有解都是振动的.

例子. 考虑方程

根据推论1可知,此方程的所有解都是振动的.

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