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

A three solution theorem for a singular differential equation with nonlinear boundary conditions
  • Strona domowa
  • /
  • A three solution theorem for a singular differential equation with nonlinear boundary conditions
  1. Strona domowa /
  2. Archiwum /
  3. Vol 54, No 2 (December 2019) /
  4. Articles

A three solution theorem for a singular differential equation with nonlinear boundary conditions

Autor

  • Rajendran Dhanya
  • Ratnasingham Shivaji
  • Byungjae Son

Słowa kluczowe

Singular boundary value problem, nonlinear boundary conditions, three solution theorem

Abstrakt

We study positive solutions to singular boundary value problems of the form: \begin{equation*} \begin{cases} -u'' = h(t) \dfrac{f(u)}{u^\alpha} &\text{for } t \in (0,1), \\ u(0) = 0, \\ u'(1) + c(u(1)) u(1) = 0,\hidewidth \end{cases} \end{equation*} where $0< \alpha< 1$, $h\colon(0,1]\rightarrow(0,\infty)$ is continuous such that $h(t)\leq {d}/{t^\beta}$ for some $d> 0$ and $\beta\in[0,1-\alpha)$ and $c\colon [0,\infty)\rightarrow [0,\infty)$ is continuous such that $c(s)s$ is nondecreasing. We assume that $f\colon[0,\infty)\rightarrow(0,\infty)$ is continuously differentiable such that $[(f(s)-f(0))/s^\alpha ]+\tau s$ is strictly increasing for some $\tau\geq 0$ for $s\in(0,\infty)$. When there exists a pair of sub-supersolutions $(\psi,\phi)$ such that $0\leq \psi\leq\phi$, we first establish a minimal solution $\underline u$ and a maximal solution $\overline u$ in $[\psi,\phi]$. When there exist two pairs of sub-supersolutions $(\psi_1,\phi_1)$ and $(\psi_2,\phi_2)$ where $0\leq \psi_1 \leq \psi_2 \leq \phi_1$, $\psi_1 \leq \phi_2 \leq \phi_1$ with $\psi_2\not \leq \phi_2$, and $\psi_2$, $\phi_2$ are not solutions, we next establish the existence of at least three solutions $u_1$, $u_2$ and $u_3$ satisfying $u_1\in [\psi_1,\phi_2], u_2\in [\psi_2,\phi_1]$ and $u_3\in [\psi_1,\phi_1]\setminus ([\psi_1,\phi_2]\cup [\psi_2,\phi_1])$.

Bibliografia

H. Amann, Fixed point equations and nonlinear eigenvalue problems in ordered Banach spaces, SIAM Rev. 18 (1976), 620–709.

K. Brown, M. M. A. Ibrahim and R. Shivaji, S-shaped bifurcation curves, J. Nonlinear Anal. 5 (1981), 475–486.

D. Butler, E. Ko, E.K. Lee and R. Shivaji, Positive radial solutions for elliptic equations on exterior domains with nonlinear boundary conditions, Commun. Pure Appl. Anal. 13 (2014), 2713–2731.

R.S. Cantrell and C. Cosner, Spatial Ecology via Reaction-Diffusion Equations, John Wiley & Sons, 2004.

R.S. Cantrell and C. Cosner, Density dependent behavior at habitat boundaries and the allee effect, Bull. Math. Biol. 69 (2007), 2339–2360.

D. A. Frank-Kamenetskiı̆, Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetics, Plenum Press, 1969.

J. Goddard II, E.K. Lee and R. Shivaji, Population models with diffusion, strong allee effect, and nonlinear boundary conditions, Nonlinear Anal. 74 (2011), 6202–6208.

E.K. Lee, S. Sasi and R. Shivaji, S-shaped bifurcation curves in ecosystems, J. Math. Anal. Appl. 381 (2011), 732–741.

E.K. Lee, R. Shivaji and B. Son, Positive radial solutions to classes of singular problems on the exterior domain of a ball, J. Math. Anal. Appl. 434 (2016), 1597–1611.

R. Dhanya, E. Ko and R. Shivaji, A three solution theorem for singular nonlinear elliptic boundary value problems, J. Math. Anal. Appl. 424 (2015), 598–612.

R. Dhanya, E. Ko and R. Shivaji, A three solution theorem for a two-point singular boundary value problem with an unbounded weight, Electron. J. Differ. Equ. Conf. 23 (2016), 131–138.

R. Dhanya, Q. Morris and R. Shivaji, Existence of positive radial solutions for superlinear, semipositone problems on the exterior of a ball, J. Math. Anal. Appl. 434 (2016), 1533–1548.

J. Giacomoni, I. Schindler and P. Takác̆, Sobolev versus Hölder local minimizers and existence of multiple solutions for a singular quasilinear equation, Ann. Sc. Norm. Super. Pisa Cl. Sci. 6 (2007), 117–158.

F. Inkmann, Existence and multiplicity theorems for semilinear elliptic equations with nonlinear boundary conditions, Indiana Univ. Math. J. 31 (1982), 213–221.

M.H. Protter and H.F. Weinberger, Maximum principles in differential equations, Springer–Verlag, 1984

N.N. Semenov, Chemical Kinetics and Chain Reactions, Oxford University Press, 1935.

R. Shivaji, A remark on the existence of three solutions via sub-super solutions, Nonlinear Analysis and Applications, Lecture Notes in Pure and Applied Mathematics (V. Lakshmikantham, ed.) 109 (1987), 561–566.

Y.B. Zeldovich, G.I. Barenblatt, V.B. Librovich and G.M. Makhviladze, The Mathematical Theory of Combustion and Explosions, Consultants Bureau, 1985.

Pobrania

  • PREVIEW (English)
  • FULL TEXT (English)

Opublikowane

2019-07-27

Jak cytować

1.
DHANYA, Rajendran, SHIVAJI, Ratnasingham & SON, Byungjae. A three solution theorem for a singular differential equation with nonlinear boundary conditions. Topological Methods in Nonlinear Analysis [online]. 27 lipiec 2019, T. 54, nr 2, s. 445–457. [udostępniono 7.7.2025].
  • PN-ISO 690 (Polski)
  • ACM
  • ACS
  • APA
  • ABNT
  • Chicago
  • Harvard
  • IEEE
  • MLA
  • Turabian
  • Vancouver
Pobierz cytowania
  • Endnote/Zotero/Mendeley (RIS)
  • BibTeX

Numer

Vol 54, No 2 (December 2019)

Dział

Articles

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