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理论与现代应用

希尔伯特空间中分数布朗运动脉冲中立型随机微分方程的近似可控性

摘要

研究了希尔伯特空间中具有有限时滞和分数布朗运动的脉冲中立型随机泛函微分方程的近似能控性。结果是利用半群理论、随机分析和巴拿赫不动点定理得到的。最后,给出了一个例子来说明我们的结果的应用。

理学硕士:60H15、60G22、93B05、34A37。

1引言

脉冲微分系统用于描述在某些时刻发生突变的过程。脉冲效应广泛存在于现实世界的不同领域,如机械、电子、电信、神经网络、金融和经济等(参见[17]). 另一方面,众所周知,随机控制理论是经典控制理论的随机推广。可控性作为数学控制理论中的基本概念之一,在确定性和随机控制理论中都起着重要的作用。可控性通常意味着可以使用一组可接受的控制(参见[817]). 此外,近似可控性意味着系统可以跨越到最终状态的任意小邻域。近似可控系统更为普遍,在应用中,近似可控性通常是充分的(参见[1824]).

本文的目的是研究一类具有有限时滞和分数布朗运动的脉冲中立型随机泛函微分方程在形式为Hilbert空间中的近似能控性问题

{ d日 [ x个 ( t吨 ) + ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ) ] = [ 一个 x个 ( t吨 ) + (f) ( t吨 , x个 ( t吨 ν ( t吨 ) ) ) + B类 u个 ( t吨 ) ] d日 t吨 + σ ( t吨 ) d日 B类 H(H) ( t吨 ) , 0 t吨 T型 , t吨 t吨 k , Δ x个 | t吨 = t吨 k = k ( x个 ( t吨 k ) ) , k = 1 , 2 , , , x个 ( t吨 ) = φ ( t吨 ) , τ t吨 0 ,
(1.1)

哪里一个是有界线性算子解析半群的无穷小生成元,S公司 ( t吨 ) t吨 0 ,在Hilbert空间中X(X), B类 H(H) 是实可分希尔伯特空间上的分数布朗运动Y(Y),初始数据φC类([τ,0], L(左) 2 (Ω,X(X)))和控制功能u个()在中给出 L(左) 2 ([0,T型],U型),允许控制函数的Hilbert空间U型希尔伯特空间。符号B类代表有界的线性范围U型X(X).功能第页,ν:[0,+)[0,τ](τ>0)是连续的,Δx个 | t吨 = t吨 k = k (x个( t吨 k )),其中x个( t吨 k + )x个( t吨 k )表示的左右极限x个(t吨)t吨= t吨 k 分别为和(f),:[0,+)×X(X)X(X),σ:[0,+) L(左) 2 0 (Y(Y),X(X)),是合适的Lipschitz类型函数。在这里 T型 :=C类([τ,T型], L(左) 2 (Ω,X(X)))是所有连续函数的Banach空间ξ[τ,T型]进入之内 L(左) 2 (Ω,X(X))配备了至高无上规范 ξ T型 = 支持 [ τ , T型 ] ( E类 ξ ( ) 2 ) 1 / 2 .

2分数布朗运动

确定时间间隔[0,T型]然后让(Ω,F类,P(P))是一个完全概率空间。

假设{ β H(H) (t吨),t吨[0,T型]}是带Hurst参数的一维分数布朗运动H(H)(1/2,1)也就是说, β H(H) 是具有协变函数的中心高斯过程 H(H) (,t吨)= 1 2 ( t吨 2 H(H) + 2 H(H) | t吨 | 2 H(H) )(请参见[25]).

此外, β H(H) 具有以下维纳积分表示:

β H(H) (t吨)= 0 t吨 K(K) H(H) (t吨,)d日β(),

哪里β={β(t吨),t吨[0,T型]}是Wiener过程,并且 K(K) H(H) (t吨,)是由给定的内核

K(K) H(H) (t吨,)= c(c) H(H) 1 2 H(H) t吨 ( u个 ) H(H) 3 2 u个 H(H) 1 2 d日u个

对于<t吨,其中 c(c) H(H) = H(H) ( 2 H(H) 1 ) β ( 2 2 H(H) , H(H) 1 2 )

β(第页,q个)= 0 1 t吨 第页 1 ( 1 t吨 ) q个 1 ,第页>0,q个>0.

我们把 K(K) H(H) (t吨,)=0如果t吨.

我们将表示为ζfBm的再生核Hilbert空间。影响ζ是一组指标函数的闭包{ 1 [ 0 , t吨 ] ,t吨[0,T型]}关于标量积 1 [ 0 , t吨 ] , 1 [ 0 , ] ζ = H(H) (t吨,).

映射 1 [ 0 , t吨 ] β H(H) (t吨)可以从扩展到等距ζ第一个维纳混沌,我们将表示为 β H(H) (φ)的图像φ在这个等距之下。

我们记得,因为ψ,φζ它们的标量积ζ由提供

ψ , φ ζ =H(H)(2H(H)1) 0 T型 0 T型 ψ()φ(t吨) | t吨 | 2 H(H) 2 d日d日t吨.

让我们考虑一下操作员 K(K) ζ L(左) 2 ([0,T型])由定义

( K(K) H(H) φ ) ()= S公司 T型 φ(第页) K(K) 第页 (第页,)d日第页.

此外,对于任何φζ,我们有

β H(H) (φ)= 0 T型 ( K(K) H(H) φ ) (t吨)d日β(t吨).

X(X)Y(Y)是两个实的、可分离的Hilbert空间,并且让L(左)(Y(Y),X(X))是有界线性算子的空间Y(Y)X(X)为了方便起见,我们将使用相同的符号表示X(X),Y(Y)L(左)(Y(Y),X(X)).让L(左)(Y(Y),Y(Y))是由定义的运算符 e(电子) n个 = λ n个 e(电子) n个 具有有限迹tr公司= n个 = 1 λ n个 <,其中 λ n个 0(n个=1,2,)是非负实数,并且{ e(电子) n个 }(n个=1,2,)是中的一个完全正交基Y(Y).

我们定义了无限维fBmY(Y)具有协方差作为

B类 H(H) (t吨)= B类 H(H) (t吨)= n个 = 1 λ n个 e(电子) n个 β n个 H(H) (t吨),

哪里 β n个 H(H) 是真实的、独立的fBm。这个Y(Y)-值过程是高斯过程,从0开始,具有均值零和协方差:

E类 B类 H(H) ( t吨 ) , x个 B类 H(H) ( ) , =(,t吨) ( x个 ) , 为所有人x个,Y(Y)t吨,[0,T型].

为了定义关于-fBm,我们引入空间 L(左) 2 0 := L(左) 2 0 (Y(Y),X(X))所有的-希尔伯特·施密特算子ψ:Y(Y)X(X)。我们记得ψL(左)(Y(Y),X(X))称为-Hilbert-Schmidt算子,如果

ψ L(左) 2 0 2 := n个 = 1 λ n个 ψ e(电子) n个 2 <

而且这个空间 L(左) 2 0 配备内部产品 φ , ψ L(左) 2 0 = n个 = 1 φ e(电子) n个 ,ψ e(电子) n个 是一个可分离的希尔伯特空间。

ϕ();[0,T型]是具有值的函数 L(左) 2 0 (Y(Y),X(X)),的Wiener积分ϕ关于 B类 H(H) 由定义

0 t吨 ϕ ( ) d日 B类 H(H) ( ) = n个 = 1 0 t吨 λ ϕ ( ) e(电子) n个 d日 β n个 H(H) = n个 = 1 0 t吨 λ K(K) ( ϕ e(电子) n个 ) ( ) d日 β n个 ( ) ,
(2.1)

哪里 β n个 是标准的布朗运动。

引理2.1(请参见[26])

如果ψ:[0,T型] L(左) 2 0 (Y(Y),X(X))满足 0 T型 ψ ( ) L(左) 2 0 2 <然后将上述总和(2.1)定义为 X(X)-值随机变量,我们有

E类 0 t吨 ψ ( ) d日 B类 H(H) ( ) 2 2H(H) t吨 2 H(H) 1 0 t吨 ψ ( ) L(左) 2 0 2 d日.

3近似可控性

一个:D类(一个)X(X)是分析半群的无穷小生成器, ( S公司 ( t吨 ) ) t吨 0 ,上的有界线性算子X(X)众所周知M(M)1λ这样的话S公司(t吨)M(M) e(电子) λ t吨 对于每个t吨0.

如果 ( S公司 ( t吨 ) ) t吨 0 是一致有界的解析半群0ρ(一个),其中ρ(一个)是的预解集一个则可以定义分数幂 ( 一个 ) α 对于0<α1,作为其域上的闭合线性算子D类 ( 一个 ) α 此外,子空间D类 ( 一个 ) α X(X)和表达式 小时 α = ( 一个 ) α 小时在中定义规范D类 ( 一个 ) α .如果 X(X) α 表示空间D类 ( 一个 ) α 被赋予了规范 α ,则以下属性是众所周知的。

引理3.1([27])

  1. (1)

    0<α1,然后 X(X) α 是巴纳赫空间.

  2. (2)

    如果 0<βα,然后注射 X(X) α X(X) β 是连续的.

  3. (3)

    对于每个 0<α1 存在 M(M) α >0 这样的话

    ( 一个 ) α S公司 ( t吨 ) M(M) α t吨 α e(电子) λ t吨 ,t吨>0,λ>0.

现在,我们提出问题的温和解决方案(1.1):

定义3.1一个X(X)-有价值的过程{x个(t吨),t吨[τ,T型]}称为方程的温和解(1.1)如果

  1. (i)

    x个()C类([τ,T型], L(左) 2 (Ω,X(X))),

  2. (ii)

    x个(t吨)=φ(t吨),τt吨0,

  3. (iii)

    用于任意t吨[0,T型],我们有

    x个 ( t吨 ) = S公司 ( t吨 ) [ φ ( 0 ) + ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ] ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ) 0 t吨 一个 S公司 ( t吨 ) ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) (f) ( , x个 ( ν ( ) ) ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) B类 u个 ( ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) + 0 < t吨 k < t吨 S公司 ( t吨 t吨 k ) k ( x个 ( t吨 k ) ) .
    (3.1)

在本文中,我们将做出以下假设。

(H1)操作员一个是解析半群的无穷小生成元, ( S公司 ( t吨 ) ) t吨 0 ,由上的有界线性运算符组成X(X)此外,还存在常量M(M) M(M) 1 β 这样,对于每一个t吨[0,T型]不平等S公司(t吨)M(M) t吨 1 β ( 一个 ) 1 β S公司(t吨) M(M) 1 β 保持。

(H2)存在有限的正常数 C类 = C类 (T型),=1,2,以便函数(f):[0,+)×X(X)X(X)满足以下Lipschitz条件:t吨[0,T型]x个,X(X)不平等(f)(t吨,x个)(f)(t吨,) C类 1 x个 (f) ( t吨 , x个 ) 2 C类 2 2 (1+ x个 2 )有效。

(H3)功能 X(X) β -值,并且存在常量 1 2 <β<1, C类 = C类 (T型),=3,4,这样对所有人来说t吨[0,T型]x个,X(X)满足以下不等式:

  1. (i)

    ( 一个 ) β (t吨,x个) ( 一个 ) β (t吨,) C类 3 x个;

  2. (ii)

    ( 一个 ) β ( t吨 , x个 ) 2 C类 4 2 (1+ x个 2 );

  3. (iii)

    C类 3 ( 一个 ) β <1.

(H4)功能 ( 一个 ) β 在二次平均意义上是连续的:x个C类([0,T型], L(左) 2 (Ω,X(X))),平等

t吨 E类 ( 一个 ) β ( t吨 , x个 ( t吨 ) ) ( 一个 ) β ( , x个 ( ) ) 2 =0

是真的。

(H5)功能σ:[0,) L(左) 2 0 (Y(Y),X(X))满足 0 T型 σ ( ) L(左) 2 0 2 d日<.

(H6)功能 k :X(X)X(X)是连续的并且存在有限的正常数 C类 = C类 (T型),=5,6,这样对所有人来说t吨[0,T型]x个,X(X)不平等 k (x个(t吨)) k ((t吨)) C类 5 x个 k ( x个 ( t吨 ) ) 2 C类 6 2 (1+ x个 2 )有效。

为了研究系统(1.1)的近似可控性,我们引入了以下线性微分系统:

{ d日 x个 ( t吨 ) d日 t吨 = 一个 x个 ( t吨 ) + B类 u个 ( t吨 ) , t吨 [ 0 , T型 ] , x个 ( 0 ) = x个 0 .
(3.2)

与(3.2)相关的可控性运算符定义为

Γ 0 T型 = 0 T型 S公司(T型)B类 B类 S公司 (T型)d日,

哪里 B类 S公司 表示…的伴随词B类S公司分别是。

x个(T型;φ,u个)是终端状态下(1.1)的状态值T型,对应于控件u个和初始值φ.表示方式(T型,φ)={x个(T型;φ,u个):u个 L(左) 2 ([0,T型],U型)}系统(1.1)在终端时间的可达集T型,其关闭于X(X)表示为 ( T型 , φ ) ¯ .

定义3.2该系统(1.1)被称为在区间上近似可控[0,T型]如果 ( T型 , φ ) ¯ = L(左) 2 (Ω,X(X)).

引理3.2(请参见[19])

线性控制系统(3.2)在上几乎可以控制[0,T型]当且仅当z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 0强烈地作为z(z) 0 + .

引理3.3 对于任何 x个 ¯ T型 L(左) 2 (Ω,X(X)) 存在 φ ¯ L(左) 2 (Ω; L(左) 2 ([0,T型]; L(左) 2 0 )) 这样的话

x个 ¯ T型 =E类 x个 ¯ T型 + 0 T型 φ ¯ ()d日 B类 H(H) ().

现在对任何人来说δ>0 x个 ¯ T型 L(左) 2 (Ω,X(X)),我们在下面的表格中定义了控制函数:

u个 δ ( t吨 , x个 ) = B类 S公司 ( T型 t吨 ) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 × { E类 x个 ¯ T型 S公司 ( T型 ) [ φ ( 0 ) ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ] + ( T型 , x个 ( T型 ) ) } + B类 S公司 ( T型 t吨 ) 0 t吨 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 φ ¯ ( ) d日 B类 H(H) ( ) B类 S公司 ( T型 t吨 ) 0 t吨 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 一个 S公司 ( T型 ) ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) d日 B类 S公司 ( T型 t吨 ) 0 t吨 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) (f) ( , x个 ( ν ( ) ) ) d日 B类 S公司 ( T型 t吨 ) 0 t吨 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) B类 S公司 ( T型 t吨 ) 0 < t吨 k < t吨 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 t吨 k ) k ( x个 ( t吨 k ) ) .

引理3.4 存在一个正实常数 M(M) C类 这样的话,为所有人x个, T型 ,我们有

E类 u个 δ ( t吨 , x个 ) u个 δ ( t吨 , ) 2 M(M) C类 z(z) 2 0 t吨 E类 x个 ( ) ( ) 2 d日,
(3.3)
E类 u个 δ ( t吨 , x个 ) 2 M(M) C类 z(z) 2 ( 1 + 0 t吨 E类 x个 ( ) 2 d日 ) .
(3.4)

证明这个引理的证明类似于引理2.5的证明(参见[28]). □

定理3.1 假设(H1)-(H6)都很满意.然后,对于所有人T型>0,系统(1.1)有温和的溶液[τ,T型].

证明修复T型>0让我们考虑一下 ϒ T型 ={x个 T型 :x个()=φ(),[τ,0]}.

ϒ T型 是的闭子集 T型 提供规范 T型 。对于任何δ>0,考虑操作员 Π δ T型 定义如下:

( Π δ x个)(t吨)= { φ ( t吨 ) , t吨 [ τ , 0 ] , S公司 ( t吨 ) [ φ ( 0 ) + ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ] ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ) 0 t吨 一个 S公司 ( t吨 ) ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) (f) ( , x个 ( ν ( ) ) ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) B类 u个 δ ( , x个 ) d日 + 0 t吨 S公司 ( t吨 ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) + 0 < t吨 k < t吨 S公司 ( t吨 t吨 k ) k ( x个 ( t吨 k ) ) , t吨 [ 0 , T型 ] .
(3.5)

这将表明δ>0,操作员 Π δ 有一个固定点。这个不动点就是方程的解(1.1).为了证明这个结果,我们将随后的证明分为两个步骤。

第1步:任意x个 ϒ T型 ,让我们证明一下t吨 Π δ (x个)(t吨)在间隔上是连续的[0,T型]在中 L(左) 2 (Ω,X(X))-感觉。

0<t吨<t吨+小时<T型,其中t吨,t吨+小时[0,T型]{ t吨 1 , t吨 2 ,, t吨 },并让|小时|足够小。那么对于任何固定的x个 ϒ T型 ,从Holder不等式和定理的假设中得出

E类 ( Π δ x个 ) ( t吨 + 小时 ) ( Π δ x个 ) ( t吨 ) 2 8 { E类 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) ( φ ( 0 ) + ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ) 2 + E类 ( t吨 + 小时 , x个 ( t吨 + 小时 第页 ( t吨 ) ) ) ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ) 2 + E类 0 t吨 一个 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) d日 2 + E类 t吨 t吨 + 小时 ( 一个 ) 1 β S公司 ( t吨 + 小时 ) ( 一个 ) β ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) d日 2 + E类 0 t吨 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) B类 u个 δ ( , x个 ) d日 2 + E类 t吨 t吨 + 小时 S公司 ( t吨 + 小时 ) B类 u个 δ ( , x个 ) d日 2 + E类 0 t吨 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) 2 + E类 t吨 t吨 + 小时 S公司 ( t吨 + 小时 ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) 2 + 0 < t吨 k < t吨 E类 ( S公司 ( t吨 + 小时 t吨 k ) S公司 ( t吨 t吨 k ) ) k ( x个 ( t吨 k ) ) 2 + t吨 < t吨 k < t吨 + 小时 E类 S公司 ( t吨 + 小时 t吨 k ) k ( x个 ( t吨 k ) ) 2 } 8 { E类 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) ( φ ( 0 ) + ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ) 2 + E类 ( t吨 + 小时 , x个 ( t吨 + 小时 第页 ( t吨 ) ) ) ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ) 2 + t吨 0 t吨 E类 一个 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) ( , x个 ( 第页 ( ) ) ) 2 d日 + C类 4 2 M(M) 1 β 2 2 β 1 ( t吨 + 小时 t吨 ) 2 β 1 t吨 t吨 + 小时 ( 1 + E类 x个 2 ) d日 + t吨 0 t吨 E类 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) B类 u个 δ ( , x个 ) 2 d日 + ( t吨 + 小时 t吨 ) M(M) 2 B类 2 t吨 t吨 + 小时 E类 u个 δ ( , x个 ) 2 d日 + 2 H(H) t吨 2 H(H) 1 0 t吨 E类 ( S公司 ( t吨 + 小时 ) S公司 ( t吨 ) ) σ ( ) L(左) 2 0 2 d日 + 2 H(H) ( t吨 + 小时 t吨 ) 2 H(H) 1 M(M) 2 t吨 t吨 + 小时 E类 σ ( ) L(左) 2 0 2 d日 + 0 < t吨 k < t吨 E类 ( ( S公司 ( t吨 + 小时 t吨 k ) S公司 ( t吨 t吨 k ) ) 2 k ( x个 ( t吨 k ) ) 2 ) + M(M) 2 t吨 < t吨 k < t吨 + 小时 E类 k ( x个 ( t吨 k ) ) 2 } .

因此,使用S公司(t吨)和勒贝格的支配收敛定理,我们得出结论,上述不等式的右边趋于零小时0因此,我们得出结论 Π δ (x个)(t吨)在中从右侧连续[0,T型]。一个类似的参数表明,它从中的左侧开始也是连续的(0,T型].因此 Π δ (x个)(t吨)持续打开[0,T型]在中 L(左) 2 -感觉。

第二步:现在,我们要展示一下 Π δ 是中的收缩映射 T型 1 和一些 T型 1 T型稍后指定。x个, ϒ T型 ,对于任何固定t吨[0,T型]

Π δ ( x个 ) ( t吨 ) Π δ ( ) ( t吨 ) 2 5 ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ( t吨 , ( t吨 第页 ( t吨 ) ) 2 + 5 0 t吨 S公司 ( t吨 ) B类 [ u个 δ ( , x个 ) u个 δ ( , ) ] d日 2 + 5 0 t吨 ( 一个 ) 1 β S公司 ( t吨 ) ( ( 一个 ) β ( , x个 ( 第页 ( ) ) ( 一个 ) β ( , ( 第页 ( ) ) ) ) d日 2 + 5 0 t吨 S公司 ( t吨 ) ( (f) ( , x个 ( ν ( ) ) ) (f) ( , ( ν ( ) ) ) ) d日 2 + 5 0 < t吨 k < t吨 S公司 ( t吨 t吨 k ) ( k ( x个 ( t吨 k ) ) k ( ( t吨 k ) ) ) 2 .

根据Lipschitz特性 ( 一个 ) β (f)结合Holder不等式,我们得到

E类 Π δ ( x个 ) ( t吨 ) Π δ ( ) ( t吨 ) 2 5 E类 x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) ( t吨 第页 ( t吨 ) ) 2 + 5 M(M) 2 B类 2 M(M) C类 z(z) 2 0 t吨 E类 x个 ( ) ( ) 2 d日 + 5 C类 3 2 M(M) 1 β 2 T型 2 β 1 2 β 1 0 t吨 E类 x个 ( 第页 ( ) ) ( 第页 ( ) ) 2 d日 + 5 T型 C类 1 2 M(M) 2 0 t吨 E类 x个 ( ν ( ) ) ( ν ( ) ) 2 d日 + 5 2 M(M) 2 C类 5 2 E类 x个 ( t吨 ) ( t吨 ) 2 .

因此

支持 t吨 [ τ , T型 ] E类 Π δ ( x个 ) ( t吨 ) Π δ ( ) ( t吨 ) 2 γ(T型) 支持 t吨 [ τ , T型 ] E类 x个 ( t吨 ) ( t吨 ) 2 ,

哪里

γ(T型)=5 [ 1 + M(M) 2 B类 2 M(M) C类 z(z) 2 T型 + C类 3 2 M(M) 1 β 2 2 β 1 T型 2 β + M(M) 2 C类 1 2 T型 2 + 2 M(M) 2 C类 5 2 ] .

然后就有了0< T型 1 T型这样的话0<γ( T型 1 )<1 Π δ 是上的收缩映射 S公司 T型 1 因此有一个唯一的不动点,这是方程的amild解(1.1)打开[τ, T型 1 ]可以重复此过程,以将解决方案扩展到整个间隔[τ,T型]在有限的多个步骤中。这就完成了这个过程。 □

定理3.2 假设(H1)-(H6)都很满意.进一步,如果功能正常 (f) 一致有界,S公司(t吨)是紧凑的,然后是系统(1.1)大约可在上控制[0,T型].

证明 x个 δ 是…的固定点 Π δ 利用随机Fubini定理,可以很容易地看出

x个 δ ( T型 ) = x个 ¯ T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 { E类 x个 ¯ T型 S公司 ( T型 ) [ φ ( 0 ) ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ] + ( T型 , x个 δ ( T型 ) ) + 0 T型 φ ¯ ( ) d日 B类 H(H) ( ) } + z(z) 0 T型 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 一个 S公司 ( T型 ) ( , x个 δ ( 第页 ( ) ) ) d日 + z(z) 0 T型 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) (f) ( , x个 δ ( ν ( ) ) ) d日 + z(z) 0 T型 ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) σ ( ) d日 B类 H(H) ( ) + 0 < t吨 k < T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 t吨 k ) k ( x个 δ ( t吨 k ) ) .

根据以下假设(f)存在 D类 ¯ >0这样的话

(f) ( , x个 δ ( ν ( ) ) ) 2 + ( , x个 δ ( 第页 ( ) ) ) 2 D类 ¯
(3.6)

为所有人(,ω)[0,T型]×Ω。然后还有一个子序列,仍表示为{(f)(, x个 δ (ν())),(, x个 δ (第页()))}弱收敛到,比如,{(f)(),()}在里面X(X)× L(左) 2 0 .

从上面的等式中,我们得到

E类 x个 δ ( T型 ) x个 ¯ T型 2 7 E类 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 { x个 ¯ T型 S公司 ( T型 ) [ φ ( 0 ) ( 0 , φ ( 第页 ( 0 ) ) ) ] + ( T型 , x个 δ ( T型 ) ) + 0 T型 φ ¯ ( ) d日 B类 H(H) ( ) } 2 + 7 E类 ( 0 T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 一个 S公司 ( T型 ) [ ( , x个 δ ( 第页 ( ) ) ) ( ) ] d日 ) 2 + 7 E类 ( 0 T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 一个 S公司 ( T型 ) ( ) d日 ) 2 + 7 E类 ( 0 T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) (f) ( , x个 δ ( ν ( ) ) ) (f) ( ) d日 ) 2 + 7 E类 ( 0 T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) (f) ( ) d日 ) 2 + 14 H(H) T型 2 H(H) 1 0 T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 ) σ ( ) L(左) 2 0 2 d日 + 7 E类 0 < t吨 k < T型 z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 S公司 ( T型 t吨 k ) k ( x个 δ ( t吨 k ) ) 2 .

另一方面,根据引理3.2,算子z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 0强烈地作为z(z) 0 + 为所有人0T型此外,z(z) ( z(z) + Γ 0 T型 ) 1 1因此,根据勒贝格主导的收敛理论S公司(t吨)意味着E类 x个 δ ( T型 ) x个 ¯ T型 2 0作为z(z) 0 + 这给出了(1.1)的近似可控性。 □

4示例

在本节中,我们将举一个例子来说明我们的主要结果。

让我们考虑由分数布朗运动驱动的具有有限变量时滞的随机控制部分中立泛函微分方程:

{ d日 [ x个 ( t吨 , ξ ) ( t吨 , x个 ( t吨 第页 ( t吨 ) ) , ξ ) ] = [ 2 x个 ( t吨 , ξ ) ξ 2 + F类 ( t吨 , x个 ( t吨 ν ( t吨 ) ) , ξ ) + μ ( t吨 , ξ ) ] d日 t吨 + σ ( t吨 ) d日 B类 H(H) ( t吨 ) , 0 ξ π , 0 t吨 T型 , t吨 t吨 k , x个 ( t吨 , 0 ) = x个 ( t吨 , π ) = 0 , t吨 0 , x个 ( t吨 k + , ξ ) x个 ( t吨 k , ξ ) = k ( x个 ( t吨 k , ξ ) ) , k = 1 , 2 , , , x个 ( t吨 , ξ ) = φ ( t吨 , ξ ) , t吨 [ τ , 0 ] , 0 ξ π ,
(4.1)

哪里 B类 H(H) 是分数布朗运动F类,: + ×是连续函数。

为了研究这个系统,让X(X)=Y(Y)=U型= L(左) 2 ([0,π],)让接线员一个:D类(一个)X(X)X(X)由……提供一个= 具有

D类(一个)= { X(X) : X(X) , ( 0 ) = ( π ) = 0 } .

众所周知一个是分析半群的无穷小生成器 { T型 ( t吨 ) } t吨 0 X(X)此外,一个具有具有特征值的离散谱 n个 2 ,n个N个相应的归一化特征函数由下式给出

e(电子) n个 = 2 π n个x个,n个=1,2,.

此外 ( e(电子) n个 ) n个 N个 是一个完整的正交基X(X)

T型(t吨)x个= n个 = 1 e(电子) n个 2 t吨 x个 , e(电子) n个 e(电子) n个

对于x个X(X)t吨0根据该陈述T型(t吨)每种都很紧凑t吨>0还有那个T型(t吨) e(电子) t吨 对于每个t吨0.

为了定义操作员:Y(Y),我们选择一个序列 { λ n个 } n个 N个 + ,套 e(电子) n个 = λ n个 e(电子) n个 ,并假设

tr公司()= n个 = 1 λ n个 <.

定义分数布朗运动Y(Y)通过

B类 H(H) (t吨)= n个 = 1 λ n个 β H(H) (t吨) e(电子) n个 ,

哪里H(H)( 1 2 ,1) { β n个 H(H) } n个 N个 是一系列相互独立的一维分数布朗运动。

定义x个(t吨)()=x个(t吨,),(f)(t吨,x个)()=F类(t吨,x个())、和(t吨,x个)()=(t吨,x个()).定义有界运算符B类:U型X(X)通过B类u个(t吨)(ξ)=μ(t吨,ξ),0ξπ,u个U型因此,通过上述选择,系统(4.1)可以写成抽象形式(1.1),并且满足定理3.2的所有条件。因此,根据定理3.2,分数布朗运动驱动的具有有限变量时滞的随机偏中立泛函微分方程在[0,π].

工具书类

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Ahmed,H.M.Hilbert空间中分数布朗运动脉冲中立型随机微分方程的近似可控性。高级差异Equ 2014, 113 (2014). https://doi.org/10.1186/1687-1847-2014-113

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