Научная статья на тему 'О нелокальных дифференциальных уравнениях в гильбертовых пространствах'

О нелокальных дифференциальных уравнениях в гильбертовых пространствах Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
99
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕЛОКАЛЬНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ / ОГРАНИЧИВАЮЩАЯ ФУНКЦИЯ / NONLOCAL DIFFERENTIAL EQUATION / BOUNDING FUNCTION

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Лой Нгуэн Ван

С помощью метода непрерывности, метода ограничивающей функции и метода приближений доказывается теорема существования для класса нелокальных дифференциальных уравнений в гильбертовых пространствах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON NONLOCAL DIFFERENTIAL EQUATIONS IN HILBERT SPACES

In this paper by combining the continuity method, the bounding function method and the approximation method we prove the existence theorem for a class of nonlocal differential equations in Hilbert spaces.

Текст научной работы на тему «О нелокальных дифференциальных уравнениях в гильбертовых пространствах»

УДК 517.927.4, 517.927.6 ON NONLOCAL DIFFERENTIAL EQUATIONS IN HILBERT SPACES

© N.V. Loi

Key words: nonlocal differential equation; bounding function.

In this paper by combining the continuity method, the bounding function method and the approximation method we prove the existence theorem for a class of nonlocal differential equations in Hilbert spaces.

Let H be a separable Hilbert space which is compactly embedded in a Banach space E. Let

{ei}T be the orthonormal basis of H. For every n € N denote by Hn = span{e1, ■■■ ,en} and

Pn - the projection onto Hn.

In this paper we consider a differential equation of the form:

x'(t) = f (t,x(t)) for a.e. t € [0,T], (1)

with a nonlocal condition

x(0) = Mx, (2)

where f: [0,T] x H ^ H and M: C([0,T]; H) ^ H satisfying the following conditions:

(f 1) f is (globally) measurable;

(f 2) for a.e. t € I the map f (t, ■): H ^ H is E — E continuous in the sense: for each w € H, for every e> 0 there exists 0 such that from w' € OE(w) it follows that f (t,w') € € Of (f (t,w)), where Of (z) denoted e— neighborhood of z in the space E;

(f 3) for every bounded subset Q С H there exists vq € L+[0,T] such that

llf(t, q)IIh < vQ(t)

for a.e. t € I;

(M) M is a linear bounded map such that ||M|| ^ 1.

(a) Condition (f 1) can be easily followed if f is a Carathe odory map, i.e., for every w € € H the function f (^,w): I ^ H is measurable and for a.e. t € I the map f (t, ■): H ^ H is continuous.

(b) The class of linear bounded maps satisfying condition (M) is large enough. In particular, it includes all the well-known problems:

(i) Mx = 0 (the general Cauchy condition x(0) = xo can be replaced by condition z(0) = 0 by a transformation z = x — x0 );

(ii) Mx = ±x(T) (periodic and anti-periodic problems);

(iii) Mx = 1 x(t)dt (mean value problem);

(iv) Mx = ^2i=Li aix(ti) with ai € R and ^i=Li \ai\ ^ 1, where

0 <t1 < ■ ■ ■ <tk0 ^ T (multi-points problem).

By a solution to problem (1)-(2) we mean an absolutely continuous function x: [0,T] ^ H that satisfies (1)-(2).

2578

The main result of this paper is the following statement.

Theorem. Let conditions (f 1) — (f3) and (M) hold. In addition, assume that there exist R0 >r0 > 0 such that

(w,f (t,w))H < 0. for all w € H: r0 < ||w||h < R0 and a.e. t € I.

Then problem (1)-(2) admits a solution satisfying ||x(t)||H ^ R0, Vt € [0,T].

Sketch of the proof. Let r* € (r0, R0) be an arbitrary number and denote Q = {x € C([0, T]; H): llx(t)lH < r*, t € [0,T]}.

For each n € N set Q(n = Q П C([0,T]; Hn) and consider the problem

x'(t)= Pnf (t,x(t)), for a.e. t € [0,T],

x(0) = PnMx, ()

whose solution is considered in the space C([0, T]; Hn).

It is shown that problem (3) has a solution xn € Q(n). The existence of a solution of problem (1)-(2) is obtained from the weak convergence of the set {xn}.

REFERENCES

1. J. Andres, L. Malaguti, V. Taddei, On boundary values problems in Banach spaces, Dyn. Sys. Appl., 18 (2009): 275-302.

2. Nguyen Van Loi, Method of guiding functions for differential inclusions in a Hilbert space, Differ. Uravn. 46 (2010), no. 10, 1433-1443 (in Russian); English tranl.: Differ. Equat. 46 (2010), no. 10, 1438-1447.

3. N.V. Loi, V. Obukhovskii, P. Zecca, Non-smooth guiding functions and periodic solutions of functional differential inclusions with infinite delay in Hilbert spaces, Fixed Point Theory, 13(2), 565-582, 2012.

Лой Н.В. О НЕЛОКАЛЬНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЯХ В ГИЛЬБЕРТОВЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

С помощью метода непрерывности, метода ограничивающей функции и метода приближений, доказывается теорема существования для класса нелокальных дифференциальных уравнений в гильбертовых пространствах. Ключевые слова: нелокальное дифференциальное уравнение; ограничивающая функция.

УДК 517.977

ОБ АППРОКСИМАЦИИ КОНФЛИКТНО-УПРАВЛЯЕМЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СИСТЕМ

© Н.Ю. Лукоянов, А.Р. Плаксин

Ключевые слова: теория управления; уравнения с запаздыванием; уравнения нейтрального типа.

Для конфликтно-управляемых систем функционально-дифференциальных уравнений рассматриваются процедуры управления с поводырем, движение которого описывается аппроксимирующей системой обыкновенных дифференциальных уравнений.

2579

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.