On a class of elliptic boundary-value problems with parameter and discontinuous non-linearity

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

We study an elliptic boundary-value problem in a bounded domain with inhomogeneous Dirichletcondition, discontinuous non-linearity and a positive parameter occurring as a factor in the non-linearity.The non-linearity is in the right-hand side of the equation. It is non-positive (resp. equal to zero) fornegative (resp, non-negative) values of the phase variable. Let $\widetilde{u}(x)$ be a solution ofthe boundary-value problem with zero right-hand side (the boundary function is assumed to be positive).Putting $v(x)=u(x)-\widetilde{u}(x)$, we reduce the original problem to a problem with homogeneousboundary condition. The spectrum of the transformed problem consists of the values of the parameterfor which this problem has a non-zero solution (the function $v(x)=0$ is a solution for all values of the parameter).Under certain additional restrictions we construct an iterative process converging to a minimal semiregularsolution of the transformed problem for an appropriately chosen starting point. We prove that any non-emptyspectrum of the boundary-value problem is a ray $[\lambda^*,+\infty)$, where $\lambda^*>0$. As an application,we consider the Gol'dshtik mathematical model for separated flows of an incompressible fluid. We show thatit satisfies the hypotheses of our theorem and has a non-empty spectrum.

Sobre autores

Vyacheslav Pavlenko

Chelyabinsk State University

Email: pavlenko-vn@yandex.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Dmitriy Potapov

Saint Petersburg State University

Email: d.potapov@spbu.ru
Candidate of physico-mathematical sciences, Associate professor

Bibliografia

  1. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Существование полуправильных решений эллиптических спектральных задач с разрывными нелинейностями”, Матем. сб., 206:9 (2015), 121–138
  2. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Существование решений невариационной эллиптической краевой задачи с параметром и разрывной нелинейностью”, Матем. тр., 19:1 (2016), 91–105
  3. G. Barletta, A. Chinnì, D. O'Regan, “Existence results for a Neumann problem involving the $p(x)$-Laplacian with discontinuous nonlinearities”, Nonlinear Anal. Real World Appl., 27 (2016), 312–325
  4. S. Bensid, “Perturbation of the free boundary in elliptic problem with discontinuities”, Electron. J. Differential Equations, 2016 (2016), 132, 14 pp.
  5. R. Dhanya, S. Prashanth, S. Tiwari, K. Sreenadh, “Elliptic problems in $mathbb{R}^N$ with critical and singular discontinuous nonlinearities”, Complex Var. Elliptic Equ., 61:12 (2016), 1656–1676
  6. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Существование двух нетривиальных решений в задачах на собственные значения для уравнений с разрывными правыми частями при достаточно больших значениях спектрального параметра”, Матем. сб., 208:1 (2017), 165–182
  7. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Существование трех нетривиальных решений эллиптической краевой задачи с разрывной нелинейностью в случае сильного резонанса”, Матем. заметки, 101:2 (2017), 247–261
  8. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Об оценках спектрального параметра эллиптических краевых задач с разрывными нелинейностями”, Сиб. матем. журн., 58:2 (2017), 375–385
  9. G. C. G. Santos, G. M. Figueiredo, “Existence of solutions for an NSE with discontinuous nonlinearity”, J. Fixed Point Theory Appl., 19:1 (2017), 917–937
  10. S. Heidarkhani, F. Gharehgazlouei, “Multiplicity of elliptic equations involving the $p$-Laplacian with discontinuous nonlinearities”, Complex Var. Elliptic Equ., 62:3 (2017), 413–429
  11. Д. К. Потапов, “О решениях задачи Гольдштика”, Сиб. журн. вычисл. матем., 15:4 (2012), 409–415
  12. D. K. Potapov, V. V. Yevstafyeva, “Lavrent'ev problem for separated flows with an external perturbation”, Electron. J. Differential Equations, 2013 (2013), 255, 6 pp.
  13. Y. Zhang, I. Danaila, “Existence and numerical modelling of vortex rings with elliptic boundaries”, Appl. Math. Model., 37:7 (2013), 4809–4824
  14. Д. К. Потапов, “Об одной задаче электрофизики с разрывной нелинейностью”, Дифференц. уравнения, 50:3 (2014), 421–424
  15. В. Н. Павленко, Д. К. Потапов, “Задача Эленбааса об электрической дуге”, Матем. заметки, 103:1 (2018), 92–100
  16. О. А. Ладыженская, Н. Н. Уральцева, Линейные и квазилинейные уравнения эллиптического типа, Наука, М., 1964, 538 с.
  17. М. А. Гольдштик, “Математическая модель отрывных течений несжимаемой жидкости”, Докл. АН СССР, 147:6 (1962), 1310–1313
  18. А. В. Васин, “Приложение задачи Гольдштика к расчету гидродинамических нагрузок на гидрозатворы обводных галерей”, Речной транспорт (XXI век), 2013, № 2(61), 69–73
  19. И. И. Вайнштейн, И. М. Федотова, “Задача Гольдштика о склейке вихревых течений идеальной жидкости в осесимметрическом случае”, Вестн. СибГАУ, 2014, № 3(55), 48–54
  20. О. А. Тимофеева, “Анализ численных методов расчета течения жидкости в водопропускных сооружениях”, Вестн. гос. ун-та морского и речного флота им. адм. С. О. Макарова, 2015, № 4, 104–108
  21. К. Миранда, Уравнения с частными производными эллиптического типа, ИЛ, М., 1957, 256 с.
  22. В. Н. Павленко, “Существование решений у нелинейных уравнений с разрывными монотонными операторами”, Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем., мех., 1973, № 6, 21–29
  23. C. A. Stuart, “Maximal and minimal solutions of elliptic differential equations with discontinuous non-linearities”, Math. Z., 163:3 (1978), 239–249
  24. S. Heikkilä, “On an elliptic boundary value problems with discontinuous nonlinearity”, Appl. Anal., 37:1-4 (1990), 183–189
  25. S. Carl, “A combined variational-monotone iterative method for elliptic boundary value problems with discontinuous nonlinearity”, Appl. Anal., 43:1-2 (1992), 21–45
  26. S. Carl, S. Heikkilä, “On extremal solutions of an elliptic boundary value problem involving discontinuous nonlinearities”, Differential Integral Equations, 5:3 (1992), 581–589
  27. S. Heikkilä, V. Lakshmikantham, Monotone iterative techniques for discontinuous nonlinear differential equations, Monogr. Textbooks Pure Appl. Math., 181, Marcel Dekker, Inc., New York, 1994, xii+514 pp.
  28. P. Nistri, “Positive solutions of a non-linear eigenvalue problem with discontinuous non-linearity”, Proc. Roy. Soc. Edinburgh Sect. A, 83:1-2 (1979), 133–145
  29. Д. К. Потапов, “Непрерывная аппроксимация одномерного аналога модели Гольдштика отрывных течений несжимаемой жидкости”, Сиб. журн. вычисл. матем., 14:3 (2011), 291–296
  30. S. Bensid, J. I. Diaz, “Stability results for discontinuous nonlinear elliptic and parabolic problems with a $S$-shaped bifurcation branch of stationary solutions”, Discrete Contin. Dyn. Syst. Ser. B, 22:5 (2017), 1757–1778
  31. И. В. Шрагин, “Условия измеримости суперпозиций”, Докл. АН СССР, 197:2 (1971), 295–298
  32. Д. Гилбарг, Н. Трудингер, Эллиптические дифференциальные уравнения с частными производными второго порядка, Наука, М., 1989, 464 с.
  33. М. А. Красносельский, А. В. Покровский, Системы с гистерезисом, Наука, М., 1983, 272 с.
  34. Н. Данфорд, Дж. Т. Шварц, Линейные операторы, т. I, Общая теория, ИЛ, М., 1962, 895 с.
  35. В. Н. Павленко, О. В. Ульянова, “Метод верхних и нижних решений для уравнений эллиптического типа с разрывными нелинейностями”, Изв. вузов. Матем., 1998, № 11, 69–76
  36. H. Amann, “Fixed point equations and nonlinear eigenvalue problems in ordered Banach spaces”, SIAM Rev., 18:4 (1976), 620–709
  37. М. А. Красносельский, Положительные решения операторных уравнений, Физматгиз, М., 1962, 394 с.

Declaração de direitos autorais © Pavlenko V.N., Potapov D.K., 2020

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies