Przejdź do sekcji głównej Przejdź do głównego menu Przejdź do stopki
  • Zaloguj
  • Język
    • English
    • Język Polski
  • Menu
  • Strona domowa
  • Aktualny numer
  • Online First
  • Archiwum
  • O czasopiśmie
    • O czasopiśmie
    • Przesyłanie tekstów
    • Zespół redakcyjny
    • Polityka prywatności
    • Kontakt
  • Zaloguj
  • Język:
  • English
  • Język Polski

Topological Methods in Nonlinear Analysis

Existence of nontrivial solutions to Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings via Morse theory
  • Strona domowa
  • /
  • Existence of nontrivial solutions to Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings via Morse theory
  1. Strona domowa /
  2. Archiwum /
  3. Vol 61, No 2 (June 2023) /
  4. Articles

Existence of nontrivial solutions to Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings via Morse theory

Autor

  • Zhitao Zhang
  • Meng Yu
  • Xiaotian Zheng

DOI:

https://doi.org/10.12775/TMNA.2022.032

Słowa kluczowe

Schrödinger system, critical point, Morse theory, Morse index, critical group

Abstrakt

In this paper, we use Morse theory to study existence of nontrivial solutions to the following Schrödinger system with linear and nonlinear couplings which arises from Bose-Einstein condensates: $$ \begin{cases} -\Delta u+\lambda_{1} u+\kappa v=\mu_{1} u^{3}+\beta uv^{2} & \text{in } \Omega,\\ -\Delta v+\lambda_{2} v+\kappa u=\mu_{2} v^{3}+\beta vu^{2} & \text{in } \Omega,\\ u=v=0 & \text{on } \partial\Omega, \end{cases} $$ where $\Omega$ is a bounded smooth domain in $\mathbb{R}^{N}$($N=2,3$), $\lambda_{1},\lambda_{2},\mu_{1},\mu_{2} \in \mathbb{R} \setminus \{ 0 \}$, $\beta, \kappa \in \mathbb{R}$. In two cases of $\kappa=0$ and $\kappa\neq 0$, by transferring an eigenvalue problem into an algebraic problem, we compute the Morse index and critical groups of the trivial solution. Furthermore, even when the trivial solution is degenerate, we show a local linking structure of energy functional at zero within a suitable parameter range and then get critical groups of the trivial solution. As an application, we use Morse theory to get an existence theorem on existence of nontrivial solutions under some conditions.

Bibliografia

A. Ambrosetti and E. Colorado, Bound and ground states of coupled nonlinear Schrödinger equations, C.R. Math. Acad. Sci. Paris 342 (2006), no. 7, 453–458.

T. Bartsch and Z.-Q. Wang, Note on ground states of nonlinear Schrödinger systems, J. Partial Differential Equations 19 (2006), no. 3, 200–207.

T. Bartsch and Z.-Q. Wang, Bound states for a coupled Schrödinger system, J. Fixed Point Theory Appl. 2 (2007), no. 2, 353–367.

K.-C. Chang, Infinite Dimensional Morse Theory and Multiple Solution Problems, Birkhäuser, Boston, 1993.

G. Dai, R. Tian and Z. Zhang, Global bifurcations and a priori bounds of positive solutions for coupled nonlinear Schrödinger systems, Discrete Contin. Dyn. Syst. Ser. S 12 (2019), no. 7, 1905–1927.

E. Dancer, J. Wei and T. Weth, A priori bounds versus multiple existence of positive solutions for a nonlinear Schrödinger system, Ann. Inst. H. Poincaré Anal. Non Linéaire 27 (2010), no. 3, 953–969.

B. Deconinck, P. Kevrekidis, H. Nistazakis and D. Frantzeskakis, Linearly coupled Bose–Einstein condesates: From Rabi oscillations and quasiperiodic solutions to oscillating domain walls and spiral waves, Phys. Rev. A 70 (2004), no. 6, 705–706.

D. Hall, M. Matthews, J. Ensher, C. Wieman and E. Cornell, Dynamics of component separation in a binary mixture of Bose–Einstein condensates, Phys. Rev. Lett. 81 (1998), 1539–1542.

K. Li and Z. Zhang, Existence of solutions for a Schrödinger system with linear and nonlinear couplings, J. Math. Phys. 57 (2016), no. 8, 081504.

S. Li and J. Liu, An existence theorem for multiple critical points and its application, Kexue Tongbao 29 (1984), no. 17, 1025–1027.

T.-C. Lin and J. Wei, Spikes in two coupled nonlinear Schrödinger equations, Ann. Inst. H. Poincaré Anal. Non Linéaire 22 (2005), no. 4, 403–439.

T.-C. Lin and J. Wei, Spikes in two-component systems of nonlinear Schrödinger equations with trapping potentials, J. Differential Equations 229 (2006), no. 2, 538–569.

H. Luo and Z. Zhang, Existence and nonexistence of bound state solutions for Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings, J. Math. Anal. Appl. 475 (2019), no. 1, 350–363.

H. Luo and Z. Zhang, Limit configurations of Schrödinger systems versus optimal partition for the principal eigenvalue of elliptic systems, Adv. Nonlinear Stud. 19 (2019), no. 4, 693–715.

E. Montefusco, B. Pellacci and M. Squassina, Semiclassical states for weakly coupled nonlinear Schrödinger systems, J. Eur. Math. Soc. 10 (2008), no. 1, 47–71.

B. Noris, H. Tavares, S. Terracini and G. Verzini, Uniform Hölder bounds for nonlinear Schrödinger systems with strong competition, Comm. Pure Appl. Math. 63 (2010), no. 3, 267–302.

B. Sirakov, Least energy solitary waves for a system of nonlinear Schrödinger equations, Comm. Math. Phys. 271 (2007), no. 1, 199–221.

J. Su, Multiplicity results for asymptotically linear elliptic problems at resonance, J. Math. Anal. Appl. 278 (2003), no. 2, 397–408.

R. Tian and Z. Zhang, Existence and bifurcation of solutions for a double coupled system of Schrödinger equations, Sci. China Math. 58 (2015), no. 8, 1607–1620.

E. Timmermans, Phase separation of Bose–Einstein condensates, Phys. Rev. Lett. 81 (1998), 5718–5721.

X. Zhang and Z. Zhang, Distribution of positive solutions to Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings, J. Fixed Point Theory Appl. 22 (2020), no. 2, 33, 21 pp.

Z. Zhang, Variational, Topological, and Partial Order Methods with their Applications, Springer, Heidelberg, 2013.

Z. Zhang and H. Luo, Symmetry and asymptotic behavior of ground state solutions for Schrödinger systems with linear interaction, Commun. Pure Appl. Anal. 17 (2018), no. 3, 787–806.

Z. Zhang and W. Wang, Structure of positive solutions to a Schrödinger system, J. Fixed Point Theory Appl. 19 (2017), no. 1, 877–887.

L. Zhou and Z.-Q. Wang, Uniqueness of positive solutions to some Schrödinger systems, Nonlinear Anal. 195 (2020), 111750.

Pobrania

  • PREVIEW (English)
  • FULL TEXT (English)

Opublikowane

2023-06-23

Jak cytować

1.
ZHANG, Zhitao, YU, Meng & ZHENG, Xiaotian. Existence of nontrivial solutions to Schrödinger systems with linear and nonlinear couplings via Morse theory. Topological Methods in Nonlinear Analysis [online]. 23 czerwiec 2023, T. 61, nr 2, s. 701–716. [udostępniono 29.6.2025]. DOI 10.12775/TMNA.2022.032.
  • PN-ISO 690 (Polski)
  • ACM
  • ACS
  • APA
  • ABNT
  • Chicago
  • Harvard
  • IEEE
  • MLA
  • Turabian
  • Vancouver
Pobierz cytowania
  • Endnote/Zotero/Mendeley (RIS)
  • BibTeX

Numer

Vol 61, No 2 (June 2023)

Dział

Articles

Licencja

Prawa autorskie (c) 2023 Zhitao Zhang, Meng Yu, Xiaotian Zheng

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.

Statystyki

Liczba wyświetleń i pobrań: 0
Liczba cytowań: 0

Wyszukiwanie

Wyszukiwanie

Przeglądaj

  • Indeks autorów
  • Lista archiwalnych numerów

Użytkownik

Użytkownik

Aktualny numer

  • Logo Atom
  • Logo RSS2
  • Logo RSS1

Newsletter

Zapisz się Wypisz się
W górę

Akademicka Platforma Czasopism

Najlepsze czasopisma naukowe i akademickie w jednym miejscu

apcz.umk.pl

Partnerzy platformy czasopism

  • Akademia Ignatianum w Krakowie
  • Akademickie Towarzystwo Andragogiczne
  • Fundacja Copernicus na rzecz Rozwoju Badań Naukowych
  • Instytut Historii im. Tadeusza Manteuffla Polskiej Akademii Nauk
  • Instytut Kultur Śródziemnomorskich i Orientalnych PAN
  • Instytut Tomistyczny
  • Karmelitański Instytut Duchowości w Krakowie
  • Ministerstwo Kultury i Dziedzictwa Narodowego
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych w Krośnie
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych we Włocławku
  • Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie
  • Polska Fundacja Przemysłu Kosmicznego
  • Polskie Towarzystwo Ekonomiczne
  • Polskie Towarzystwo Ludoznawcze
  • Towarzystwo Miłośników Torunia
  • Towarzystwo Naukowe w Toruniu
  • Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
  • Uniwersytet Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie
  • Uniwersytet Mikołaja Kopernika
  • Uniwersytet w Białymstoku
  • Uniwersytet Warszawski
  • Wojewódzka Biblioteka Publiczna - Książnica Kopernikańska
  • Wyższe Seminarium Duchowne w Pelplinie / Wydawnictwo Diecezjalne „Bernardinum" w Pelplinie

© 2021- Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Deklaracja dostępności Sklep wydawnictwa