具有分布時(shí)滯的二階廣義中立型微分方程解的振動(dòng)性

雷鳳生

(呂梁學(xué)院 數(shù)學(xué)系，山西 離石 033001)

文章考慮如下帶有分布時(shí)滯的二階廣義中立型微分方程

(1)

其中z(t)=x(t)+p(t)x(τ(t))，t≥t0.

在本文中，總假定下列三個(gè)條件成立.

(H1)a，b，α>0，β>0都是常數(shù)，此外，b>a；p∈C([t0，)，[0，1))；r∈C1([t0，)，[0，))，當(dāng)t≥t0時(shí)r′(t)≥0；

(H2)τ∈C1([t0，)，R)，q∈C([t0，)×[a，b]，[0，))，g∈C([t0，)×[a，b]，(0，))，q(t，ξ)≠0；對(duì)任意的ξ∈[a，b]有；；對(duì)任意的ξ∈[a，b]，t≥t0有g(shù)(t，ξ)≤t，gt(t，ξ)>0，gξ(t，ξ)≥0；

1 引理

引理1[1]設(shè)θ，A，B都為常數(shù)；θ>0，B>0，A≥0.則對(duì)任意的u>0有

(2)

2 結(jié)論

定理1假設(shè)存在函數(shù)ρ∈C1([t0，)，(0，))(其中ρ′(t)≥0)和任意的m∈(0，1]滿足

(3)

證明 假設(shè)方程(1)有一個(gè)非振動(dòng)的解x(t).不失一般性，設(shè)x(t)是方程(1)的一個(gè)最終正解.所以存在T0≥t0使得當(dāng)t≥T0時(shí)有x(t)>0.如果x(t)是最終負(fù)解，其證明過(guò)程是類似的[2].

由(H2)可知存在T1≥T0，使得當(dāng)t≥T1時(shí)，有τ(t)≥T0以及g(t，ξ)≥T0.再結(jié)合(H1)，可得當(dāng)t≥T1時(shí)有

x(g(t，ξ))>0，x(τ(t))>0，z(t)≥x(t)>0，[r(t)|z′(t)|α-1z′(t)]′≤0.

(4)

由(4)易知z′(t)是最終非負(fù)的或最終負(fù)的.假設(shè)z′(t)是最終負(fù)的，由文獻(xiàn)[ 1]中定理1的證明過(guò)程可得一個(gè)矛盾.因此z′(t)是最終非負(fù)的.即存在T3≥T2，使得當(dāng)t≥T3時(shí)，有z′(t)≥0以及z′(g(t，ξ))≥0.此時(shí)，方程(1)可變形為

(5)

由(4)可得，當(dāng)t≥T3時(shí)，有

[r(t)(z′(t))α]′=r′(t)(z′(t))α+r(t)α(z′(t))α-1z″(t)≤0.

由(H1)和(4)，可得

z″(t)≤0，t≥T3.

(6)

故存在T4≥T3，使得z′(t)>0，t≥T4；或者z′(t)≡0，t≥T4[3].

事實(shí)上，如果當(dāng)t≥T4有z′(t)≡0，可得當(dāng)t≥T4時(shí)，有q(t，ξ)≡0，與(H2)相矛盾.故

z′(t)>0，t≥T4.

由于z(t)≥x(t)，可得當(dāng)t≥T4時(shí)，有

x(t)=z(t)-p(t)x(τ(t))≥z(t)-p(t)z(τ(t))≥[1-p(t)]z(t).

故

xβ(t)≥[1-p(t)]βzβ(t)，t≥T4.

由(H1)和(H2)，可知存在T5≥T4，使得

xβ(g(t，ξ))≥[1-p(g(t，ξ))]βzβ(g(t，ξ))，t≥T5，ξ∈[a，b].

由(H2)可知，當(dāng)t≥T5時(shí)，有

(7)

由(5)和(7)可得，當(dāng)t≥T5時(shí)，有

因此有

(8)

令

(9)

另有

(10)

和

(11)

當(dāng)t≥T5時(shí)，有

(12)

當(dāng)α=β時(shí)，由(H2)、(6)、(8)、(10)和(12)可得當(dāng)t≥T5時(shí)，有

(13)

當(dāng)α<β時(shí)，由(10)和(12)可得當(dāng)t≥T5時(shí)，有

(14)

由于z′(t)>0，t≥T4.故由(H2)可得

(15)

顯然m1>0.由(6)、(8)、(14)和(15)可得，當(dāng)t≥T5.時(shí)，有

(16)

當(dāng)α>β時(shí)，由(11)和(12)可得，當(dāng)t≥T5時(shí)，有

(17)

由(6)可得

(18)

顯然m2>0.由(6)、(8)、(17)和(18)可得，當(dāng)t≥T5.時(shí)，有

(19)

由(13)、(16)、(19)和引理1可知，存在m∈(0，1]，使得

(20)

對(duì)(20)左右兩端從T5到t積分，可得

(21)

令t→，由(3)可得.與(9)矛盾.因此，方程(1)的解是振動(dòng)的，得證[4].

注：在定理1當(dāng)中令ρ(t)=1，可以得到下列結(jié)果.

推論1 如果

則方程(1)的解是振動(dòng)的.