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格结构有序Banach空间中减算子的不动点定理及其应用

摘要

本文给出了格结构Banach空间中递减算子不动点的一些定理。将结果应用于非线性二阶椭圆方程。

MSC公司:47H10,34B15。

1简介和前言

在过去的30年中,有序Banach空间中单调算子的不动点理论得到了广泛的研究[18]. 在非线性压缩条件下,利用锥定理和单调迭代技术证明了许多新的不动点定理。这些结果已用于研究常微分方程、偏微分方程和积分方程。

本文研究具有格结构的有序Banach空间中的减算子。利用著名的算子Schauder不动点定理,推广了不动点的理论结果。我们减弱了Schauder不动点定理的条件。本文的结果不需要算子域的闭有界性和凸性。为了证明我们的结果的适用性,我们在本文的最后一节将其应用于研究一个非线性二阶椭圆方程问题,并获得了解的存在性。

E类成为巴拿赫空间P(P)是一个圆锥体E类.我们定义了关于P(P)通过x个如果仅当x个P(P).一个圆锥体P(P)E类如果存在常量,则称为正常N个>0这样的话θx个暗示x个N个为所有人x个,E类.最小正常数N个满足上述不等式称为P(P).

E类是一个偏序集。我们打电话给E类偏序≤的格。对于任意x个,E类,啜饮{x个,}inf公司{x个,}存在。人们可以看到[7]关于格的定义和性质。

D类E类,操作员:D类E类称为递增运算符,如果x个,D类,x个,表示x个; 操作员:D类E类称为递减运算符,如果x个,D类,x个,暗示x个.

引理1.1[9]

E类 成为一个真正的巴拿赫空间,D类E类 非空的,闭有界凸, :D类D类 正在冷凝.然后 在中有一个固定点 D类.

引理1.2[10]

E类 成为一个真正的巴拿赫空间,D类E类 非空的,闭有界凸, :D类D类 完全连续.然后 在中有一个固定点 D类.

引理1.3[11]

E类 成为一个真正的巴拿赫空间,D类E类 非空的,闭有界凸, :D类D类 严格-设置-收缩映射.然后 在中有一个固定点 D类.

备注1引理1.1是著名的Sadovskii不动点定理;引理1.2是著名的Schauder不动点定理;引理1.3是著名的Darbo不动点定理。

2主要成果

定理2.1 E类 是一个具有格结构的有序Banach空间,D类E类 被限定, :D类D类 做一个减少和冷凝的操作员.然后是操作员 在中有一个固定点 D类.

证明对于任何x个D类,自:D类D类,我们有x个D类.

E类是具有晶格结构的Banach空间D类E类有界,存在 u个 0 D类这样的话

inf公司{x个,x个}= u个 0 .

那就是,

u个 0 x个, u个 0 x个.
(2.1)

是一个递减运算符,我们有

2 x个 u个 0 ,x个 u个 0 .
(2.2)

(2.1)和(2.2)表明

u个 0 u个 0 .
(2.3)

与(2.3)的证明类似,存在 v(v) 0 D类这样的话

啜饮{x个,x个}= v(v) 0 .

那就是,

x个 v(v) 0 ,x个 v(v) 0 .
(2.4)

是一个递减算子,我们有

v(v) 0 2 x个, v(v) 0 x个.
(2.5)

(2.4)和(2.5)表明

v(v) 0 v(v) 0 .
(2.6)

(2.3)和(2.6)以及 u个 0 v(v) 0 向大家展示

u个 0 v(v) 0 u个 0 v(v) 0 .
(2.7)

对于任何x个[ u个 0 , v(v) 0 ],自是一个递减算子,我们有

v(v) 0 x个 u个 0 .

通过(2.7),我们已经

[ u个 0 , v(v) 0 ][ u个 0 , v(v) 0 ].

很容易知道[ u个 0 , v(v) 0 ]是一个闭凸集。D类E类有界,我们有[ u个 0 , v(v) 0 ]有界。因此,[ u个 0 , v(v) 0 ]是一个闭的有界凸集。因此,引理1.1意味着算子在中有一个固定点D类. □

定理2.2 E类 是具有格结构的有序Banach空间,P(P)E类 是一个正常的圆锥体, :E类E类 做一个减少和冷凝的操作员.然后是操作员 在中有一个固定点 E类.

证明对于任何x个E类,自:E类E类,我们有x个E类.

E类是一个格子结构的Banach空间,存在 u个 0 E类这样的话

inf公司{x个,x个}= u个 0 .

那就是,

u个 0 x个, u个 0 x个.
(2.8)

是一个递减算子,我们有

2 x个 u个 0 ,x个 u个 0 .
(2.9)

(2.8)和(2.9)表明

u个 0 u个 0 .
(2.10)

与(2.10)的证明类似,存在 v(v) 0 E类这样的话

啜饮{x个,x个}= v(v) 0 .

那就是,

x个 v(v) 0 ,x个 v(v) 0 .
(2.11)

是一个递减算子,我们有

v(v) 0 2 x个, v(v) 0 x个.
(2.12)

(2.11)和(2.12)表明

v(v) 0 v(v) 0 .
(2.13)

(2.10)和(2.13)以及 u个 0 v(v) 0 向大家展示

u个 0 v(v) 0 u个 0 v(v) 0 .
(2.14)

对于任何x个[ u个 0 , v(v) 0 ],自是一个递减算子,我们有

v(v) 0 x个 u个 0 .

截至(2.14),我们已经

[ u个 0 , v(v) 0 ][ u个 0 , v(v) 0 ].

很容易知道[ u个 0 , v(v) 0 ]是一个闭凸集。P(P)E类,我们有[ u个 0 , v(v) 0 ]有界。因此,[ u个 0 , v(v) 0 ]是一个闭的有界凸集。因此,引理1.1意味着算子在中有一个固定点D类. □

3推论和相关结果

与定理2.1的证明类似,通过引理1.2和引理1.3,我们可以得到以下推论和相关结果。

推论3.1 E类 是具有格结构的有序Banach空间,D类E类 被限定, :D类D类 是一个递减且完全连续的算子.然后是操作员 在中有一个固定点 D类.

推论3.2 E类 是具有格结构的有序Banach空间,P(P)E类 是一个正常的圆锥体, :E类E类 是一个递减且完全连续的算子.然后是操作员 在中有一个固定点 E类.

推论3.3 E类 是具有格结构的有序Banach空间,D类E类 被限定, :D类D类 减少和严格-设置-收缩映射.然后是映射 在中有一个固定点 D类.

推论3.4 E类 是具有格结构的有序Banach空间,P(P)E类 是一个正常的圆锥体, :E类E类 减少和严格-设置-收缩映射.然后是映射 在中有一个固定点 E类.

4应用

在本节中,我们使用定理2.1来证明一致椭圆微分问题解的存在性。设Ω是中的有界凸域 R(右) n个 (n个2)其边界假设Ω足够平滑。考虑上的一致椭圆微分算子 Ω ¯

L(左)u个= , j个 = 1 n个 j个 (x个) 2 u个 x个 x个 j个 + , j个 = 1 n个 b条 (x个) u个 x个 +c(c)(x个)u个

,存在一个正常数 μ 0 这样的话 , j个 = 1 n个 j个 (x个) ξ ξj个 μ 0 | ξ | 2 对于任何x个 Ω ¯ ξ=( ξ 1 , ξ 2 ,, ξ n个 ) R(右) n个 ,其中 j个 (x个)= j个 (x个),c(c)(x个)0。为了简单起见,我们假设所有函数 j个 (x个), b条 (x个),c(c)(x个)足够平滑。

考虑Dirichlet问题

L(左)u个=(f)(x个,u个),u个 | Ω =0,
(4.1)

我们得出以下结论。

定理4.1 假设 (f)(x个,u个)C类( Ω ¯ ×[0,),[0,)),其在以下日期减少 u个,然后是问题(4.1)有一个积极的解决方案.

证明很容易知道E类=C类( Ω ¯ )是具有最大范数的Banach空间它也是一个格子。P(P)={u个E类u个(t吨)0,t吨}P(P)成为一个正常的圆锥体E类众所周知(参见[1,10])Dirichlet问题(4.1)的解等价于积分算子的不动点

u个(x个)= Ω ¯ G公司(x个,)(f) ( , u个 ( ) ) d日,

哪里G公司(x个,)表示带边界条件的微分算子L的格林函数u个 | Ω =0众所周知G公司(x个,)满足以下不等式:

0<G公司(x个,)<{ K(K) 0 | x个 | 2 n个 , n个 > 2 , K(K) 0 | 自然对数 | x个 | | , n个 = 2 (x个,Ω,x个).

因此,线性积分算子

B类v(v)(x个)= Ω ¯ G公司(x个,)v(v)()d日

是来自E类进入之内E类显然,叠加算子F类ϕ(x个)=(f)(x个,ϕ(x个))那张地图P(P)进入之内P(P)连续且有界。因此,操作员=B类F类那张地图P(P)进入之内P(P)是完全连续的,因此正在冷凝。

此外,映射正在减少u个事实上,根据假设u个v(v),

(f) ( t吨 , u个 ( x个 ) ) (f) ( t吨 , v(v) ( x个 ) ) ,

意味着

( u个 ) ( x个 ) = Ω ¯ G公司 ( x个 , ) (f) ( , u个 ( ) ) d日 Ω ¯ G公司 ( x个 , ) (f) ( , v(v) ( ) ) d日 = ( v(v) ) ( x个 ) , x个 Ω ¯ ,

所以正在减少。

因此,定理2.1的条件成立,定理4.1得到了证明。□

工具书类

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致谢

第一作者获得了国家自然科学基金(712400071100151)、国家自然科学FSP(ZR2010AM005)的资助。

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作者声明,他们没有相互竞争的利益。

作者的贡献

XL实现了主要定理和主要结论。ZW实现了主要定理的应用。所有作者阅读并批准了最终手稿。

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Li,X.,Wang,Z.格结构有序Banach空间中减算子的不动点定理及其应用。不动点理论应用 2013, 18 (2013). https://doi.org/10.1186/1687-18112-2013-18

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