本文研究了一类四阶非线性Schrödinger方程初边值问题在任意维空间中的有界性,其结果在研究整体解时是非常重要的。
论文关键词:四阶,非线性Schrödinger方程,,有界性
我们考虑这样一类非线性Schrödinger方程的初边值问题
, , (1.1)
, , (1.2)
, , (1.3)
其中,为复值函数,&,&为速降函数空间,,充分光滑,为实数。
方程(1.1)-(1.3)具有特定的物理背景,且在数学理论上是一类非线性发展方程,因此对方程(1.1)-(1.3)的研究具有实际意义和理论意义。
为了研究方程(1.1)-(1.3)整体解的存在唯一性,需要解在空间中的有界性质作为前提。时,文[1~5]研究了方程(1.1)-(1.3)整体解的存在唯一性及渐近性质,文[6~7]讨论了方程(1.1)-(1.3)解的有界性。时,关于方程(1.1)-(1.3)解的有界性的研究,就作者所知还是较少的。本文就时给定初值一定要求前提下,用文[7]的方法得到了方程(1.1)-(1.3)解的有界性。
记号:简记,一切常数除注明者外,均以表示,且与、无关,且不同地方出现的值可能不同,但为了方便,我们仍以记之,其余记号都是标准的。
2 引理
因在奇维空间中的情形证明过程类似于偶维空间,我们不妨先讨论偶维情况。
引理1 对任意复值函数,,如果
(2.1)
那么有
。 (2.2)
引理2 设为正的可积函数,为有界区域,则存在只与有关的常数,使得
(2.3)
成立,其中。
引理3[7] 设,如果
(2.4)
那么有
(2.5)
证明 根据复合函数求导法则,知
(2.6)
其中
可算出
在中每一项对求导的阶数与求导因子次数之和等于,并且各导数因子的次数最大为,我们将展开,注意到,展开式中的各项具有下列乘积形式:
(2.7)
其中,分别取自的表达式中的某一项,在中的因子的最大个数是1,2,…,r。整理(2.7)式,其形式是
(2.8)
可以得知
即
令,考虑(2.8)式,则(2.6)式化为
由假设知,(为与无关的常数),因此
则有
由赫尔特不等式,得
(2.9)
由(2.4)式可知,(2.9)式的右端为与无关的常数,因此有
根据引理2,有
因此,。
3 主要结论
定理 如果有界,并且
;
那么,方程⑴的解满足
(3.1)
证明 对(1.1)式两端同时作用,设,有
(3.2)
即
(3.3)
对(3.3)式两端同时乘以,并且在上对积分,得
用分部积分法,得
(3.4)
取(3.4)式共轭,得
(3.5)
(3.4)式加上(3.5)式,可得
也即
(3.6)
对于,记,则,,
(3.7)
类似地,对,有
(3.8)
将(3.7)式,(3.8)式代入(3.6)式,得
在上积分,得
(3.9)
其中,为常数。(3.9)式可写成
(3.10)
从(3.10)式看出,右端和是类似的,只须证有界。
由于
(3.11)
只须证
中有界的,其中是上的实参数。
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