王惠玲, 王文彧
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院,山西晉中 030800)
考慮如下形式的時(shí)滯微分方程:
其中
和
雖然(ADDE)弱解的最終可微性看起來是一個自然的問題,但在這個課題的研究上,僅發(fā)現(xiàn)了幾篇文獻(xiàn)[1-4]。而文獻(xiàn)[2-4]都作用在Lp空間上,考慮了在標(biāo)準(zhǔn)X值函數(shù)空間上T(t)是解析和Φ是無界(但在某些意義下關(guān)于 A相對有界)的情況。而文獻(xiàn)[5]是作用在C([-1,0],X)空間上,且較文獻(xiàn)[2-4]而言,在 Φ上有較強(qiáng)的假設(shè),即Φ有界,但在T(t)上的條件卻是最優(yōu)的。它利用A的預(yù)解式顯得表達(dá)出了半群VΦ的生成元的預(yù)解式,再根據(jù)文獻(xiàn)[6]的定理2.4.7得到VΦ的最終可微性,進(jìn)而由 VΦ的最終可微性推出(ADDE)弱解的最終可微性。
文中繼續(xù)探討(ADDE)弱解的最終可微性問題,也就是相應(yīng)于任一初始值f,(ADDE)的弱解是否在[t0,∞)對某個t0是(ADDE)的古典解。文中仍然假定Φ有界,但T(t)立刻可微和Φ的值域R(Φ)?D(A)中,在這些條件下,直接利用可微性的定義來討論(ADDE)的弱解u(t)對某個t0的最終可微性。
考慮時(shí)滯微分方程(ADDE),假定A生成X上的一個C0半群{T(t):t≥0},Φ:C([-1,0],X)→X是一個有界線性算子。
為了通過半群的方法解決(ADDE),我們引入相應(yīng)的C([-1,0],X)空間上的時(shí)滯微分算子(BΦ,D(BΦ)),定義為:
定理 1[7]定義(1)中的算子 BΦ生成C([-1,0],X)空間上的強(qiáng)連續(xù)半群{VΦ(t):t≥0}。
半群{VΦ(t):t≥0}有下面的平移性質(zhì):
下面的命題總結(jié)了VΦ與(ADDE)弱解之間的關(guān)系,并證實(shí)了(ADDE)是適當(dāng)?shù)摹?/p>
命題1[5]f∈C([-1,0],X),定義
1)u是(ADDE)的唯一弱解。
2)如果 f∈D(BΦ),那么u是(ADDE)的一個古典解。
3)如果u′(t)對某個t≥0存在,那么u(t)∈D(A)且u′(t)=Au(t)+Φ ut成立。
定理2 時(shí)滯微分方程(ADDE),A生成X上的一個立刻可微半群{T(t):t≥0},Φ:C([-1,0],X)→X有界,且Φ的值域R(Φ)?D(A),則時(shí)滯微分方程(ADDE)的弱解最終可微。
證明:由命題知(ADDE)的弱解為:
下面考慮t>0的情況,由式(2)和式(3)有:
T(t)可微,得到
由于Φ的值域R(Φ)?D(A)
下面證明,當(dāng)h→0時(shí)
當(dāng)h→0時(shí),s→t,t+h-s→0,故當(dāng)0≤h<δ時(shí),由T(t)的強(qiáng)連續(xù)性,有
又由 Φ,VΦ的有界性有,當(dāng)0≤h<δ時(shí)
所以
故
所以
因此,時(shí)滯微分方程(ADDE)的弱解最終可微。證畢。
[1] Andras Batkai,Susanna Piazzera.Semigroups for delay equations in Lp-phase spaces[M].[S.l.]: Book Manuscriptin Press,2003.
[2] G Di Blasio.Differentiability of the solution semigroup for delay differential equations[C]//G.R.Goldstein,R.Nagel,S.Romanelli(Eds.).Evolution Equations:Dekker,2003:147-158.
[3] G Di Blasio,K Kunisch,E Sinestrari.Stability for abstract linear differential equations[J].Israel J. Math.,1985,50:231-263.
[4] E Sinestrari.A noncompact differentiable semigroup arising from an abstract delay equation[J].C. R.Math.Rep.Acad.Sci.Canada,1984,6:43-48.
[5] Charles J K Batty.Differentiability and growth bounds of solutions of delay equations[J].J. Math.Anal.Appl.,2004,299:133-146.
[6] A Pazy.Semigroups of linear operators and applications to partial differential equations[M].New York:Springer-Verlag,1983.
[7] K J Engel,R Nagel.One-parameter semigroups for linear evolution equations[M].New York:Graduate Texts in M ath.Springer-Verlag,2000.
[8] 周民強(qiáng).實(shí)變函數(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2001.