Tính Rs của tập nghiệm mạnh phương trình vi tích phân Volterra đối số lệch phi tuyến loại Hyperbolic

Chia sẻ: Nguyen Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài báo này chứng minh tập nghiệm mạnh S của phương trình vi tích phân Volterra đối số lệch phi tuyến loại Hyperbolic sau là tập Rs. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính Rs của tập nghiệm mạnh phương trình vi tích phân Volterra đối số lệch phi tuyến loại Hyperbolic

Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ TÍNH R CỦA TẬP NGHIỆM MẠNH PHƯƠNG TRÌNH VI TÍCH PHÂN VOLTERRA ĐỐI SỐ LỆCH PHI TUYẾN LOẠI HYPERBOLIC LÊ HOÀN HÓA*, NGUYỄN NGỌC TRỌNG** TÓM TẮT Trong bài báo này, chúng tôi chứng minh tập nghiệm mạnh S của phương trình vi tích phân Volterra đối số lệch phi tuyến loại Hyperbolic sau là tập R . t  u  t   A t  u t   L t  ut V    Kt,s,u s ,us  ds  f t , t  0 t ,u  t   1  0 u  C 0 r Do đó S khác rỗng, compact, liên thông. Công cụ chính được sử dụng là định lý điểm bất động của toán tử dạng Krasnosel’skii trong không gian lồi địa phương, định lý về tính R của tập điểm bất động của ánh xạ hoàn toàn liên tục. Từ khóa: Tập R , phương trình vi tích phân Volterra đối số lệch phi tuyến loại Hyperbolic ABSTRACT The R property of a set of strong solutions of the nonlinear hyperbolic Volterra integro-differential equation with deviating argument In this paper, we prove the R property of a set S of strong solutions of the following nonlinear Hyperbolic Voltera integro-differential equation with deviating argument t           t    K t,s,u s ,us  ds  f t, t 0 u t  A t u t L t u V t,u t   0 1 u C 0 r Hence, S is a non empty, compact, connected set. The Theorem of a fixed point of the Krasnosel’skii-operator in a locally convex space and the Theorem about the R property of a set of fixed points of completely continuous maps are mainly used. Keywords: R  set, nonlinear Volterra integro-differential equation with deviating argument * PGS TS, Khoa Toán – Tin học Trường Đại học Sư phạm TP HCM ** Học viên Cao học Trường Đại học Sư phạm TP HCM 1 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ 1. Giới thiệu Khi khảo sát một phương trình, trước tiên ta muốn nghiên cứu sự tồn tại nghiệm của nó. Khi phương trình đã có nghiệm thì một câu hỏi tự nhiên được đặt ra là: liệu nghiệm đó có duy nhất hay không và trong trường hợp phương trình có nhiều nghiệm thì tập nghiệm có những tính chất gì? Năm 1942, N.Aronszajn đã chứng minh rằng tập nghiệm S của bài toán giá trị đầu x  f  t , x  , x  0   x0 (trong đó x  n , t  I   0, T  , f bị chặn và liên tục trên I  n ) là một tập R trong không gian C  I  tất cả các hàm liên tục từ I vào n . Điều này suy ra S khác rỗng, compact, liên thông. Trong bài báo này, chúng tôi chứng minh tính R của tập nghiệm mạnh của phương trình 1 . Công cụ sử dụng là định lý điểm bất động của toán tử dạng Krasnosel’skii trong không gian lồi địa phương, định lý về tính R của tập điểm bất động của ánh xạ hoàn toàn liên tục và một số định lý khác. 2. Kiến thức chuẩn bị Định nghĩa: Cho  là không gian metric đầy đủ. B là tập con khác rỗng của  . B gọi là co rút được (contractible) nếu tồn tại x0  B và ánh xạ liên tục h :  0,1  B  B thỏa h  0, x   x0 và h 1, x   x với mọi x  B . B gọi là R nếu B đồng phôi với giao của một dãy giảm  Bn n , trong đó Bn là co rút được với mọi n  . Một tập R thì khác rỗng, compact, liên thông. Định nghĩa: Cho X , Y là không gian metric và ánh xạ f : X  Y . f gọi là ánh xạ riêng (proper map) nếu f liên tục và với mọi tập compact M của Y ta có f 1  M  là tập compact của X . Điều kiện  A  [2] . Cho X là không gian lồi địa phương và P là một họ nửa chuẩn tách trên X , D là một tập con của X và U : D  X . Với bất kỳ a  X , ta định nghĩa U a : D  X bởi U a  x   U  x   a . Toán tử U : D  X gọi là thỏa điều kiện  A  trên tập con  của X nếu  A.1 Với bất kỳ a   : U a  D   D . 2 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________  A.2  Với bất kỳ a   và p  P , tồn tại k a  0 với tính chất: Với mọi   0 , tồn tại r  và   0 sao cho với mọi x , y  D thỏa  ap  x, y      thì  ap U ar  x  ,U ar  y     . Ở đây    ap  x, y   max p U ai  x   U aj  y   : i, j  0,1,2,..., ka ,  1,2,... , 0  0,1, 2,... . Định lý  B  [2] . Cho X là không gian lồi địa phương đầy đủ theo dãy với họ nửa chuẩn tách P và giả sử U , C là toán tử trên X sao cho  B.1 U thỏa điều kiện  A  trên X .  B.2  Với bất kỳ p  P , tồn tại k p  0 (k p phụ thuộc vào p ) sao cho: p U  x   U  y    k p p  x  y  với mọi x, y  X .  B.3 Tồn tại x0  X với tính chất: Với mọi p  P tồn tại r  và    0,1 ( r ,  phụ thuộc vào p ) sao cho p U xr  x   U xr  y     p  x  y  với 0 0 mọi x, y  X .  B.4  C hoàn toàn liên tục và p  C  A     với A  X , p  A   trong đó p  A  sup  p  x  : x  A. p C  x   B.5 p (lim  0 với mọi p  P . x ) p x Khi đó U  C có điểm bất động. Chú ý 1: Từ chứng minh của định lý  B  ta thấy: Trong trường hợp X là không gian Banach, tồn tại quả cầu mở B  x0 , r  của X thỏa mãn  I U  1   C B  x0 , r   B  x0 , r  , U  C có điểm bất động trong B  x0 , r  và mọi điểm bất động của U  C đều thuộc B  x0 , r  , trong đó B  x0 , r  là quả cầu đóng tâm x0 , bán kính r . Định lý  C  [2] . Cho X là không gian lồi địa phương với họ nửa chuẩn tách P, D là tập con đầy đủ theo dãy của X . Cho U là một toán tử liên tục đều trên D (tức là với p  P và   0 , tồn tại   0 sao cho nếu p  x  y    thì dẫn đến p U  x   U  y     ). 3 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ Giả sử U thỏa điều kiện  A trên một tập con  của X . Khi đó toán tử 1 I U  được định nghĩa tốt và liên tục trên  . Với bất kỳ a   , toán tử U a có duy 1 1 nhất một điểm bất động trên D là  I  U  a và lim U an  x    I  U   a  với mọi n  x D. Chú ý 2: [2] . Nếu trong điều kiện  A  ,  được chọn độc lập với a   thì với các 1 giả thiết của định lý trên ta có  I  U  liên tục đều trên  . Định lý  D  [1] . Cho X là không gian metric,  E ,   là không gian Banach và ánh xạ riêng f : X  E . Giả sử rằng có một dãy các ánh xạ riêng f k : X  E thỏa 1  D.1 fk  x  f  x  với mọi x  X . k 1  D.2  Với mọi k và u  E thỏa u  , phương trình f k  x   u có nghiệm k duy nhất. Khi đó tập M  f 1  0  là R .  Định lý  E  ([1]). Cho X n ,  np ,  là một hệ ngược. Nếu mỗi X n là R thì giới hạn ngược lim  X n cũng là R . 3. Kết quả chính 3.1. Giới thiệu bài toán Cho r  0. Ta ký hiệu  là chuẩn của không gian Banach E và    0,   .  Cr  C   r ,0 , E  với chuẩn u  sup u  t  : t    r ,0  .  C   r ,   , E  là không gian các hàm liên tục từ   r ,   vào E với họ nửa   chuẩn  n n được định nghĩa như sau: x n  sup  x  t  : t   r , n  , n  . Với mọi u  C  r ,   , E  và t  0 đặt ut  Cr định nghĩa bởi ut    u  t    với    r ,0 . Với mọi u  C   r , d  , E  và t   0, d  đặt ut  Cr định nghĩa bởi ut    u  t    với    r ,0 . Với u  X , đặt u :   r ,    E được định nghĩa như sau 4 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ u  s     0   u  0  , s  0 u s     s  , s    r , 0 Với u  C   0, d  , E  , đặt u :   r , d   E được định nghĩa như sau u  s     0   u  0  , s   0, d  u s     s  , s    r , 0 Với mỗi n  , đặt X n  C 0, n , E  là không gian Banach gồm các hàm liên tục u :  0, n  E với chuẩn u n   sup u  t  : t  0, n  . X  C  , E  là không gian Frechet các hàm liên tục từ  vào E với họ nửa chuẩn    được định nghĩa như sau: n n u n    sup u  t  : t  0, n  với n  . Xét phương trình t     u t  A       t      K  t , s, u  s  , us  ds  f  t , t  0 t u t  L t u  V t , u t   0 1 u    C  0 r trong đó  A  t t 0 là họ toán tử tuyến tính liên tục từ E vào E ,  L  t  là họ toán tử t 0 tuyến tính liên tục từ Cr vào E , f :   E liên tục, hơn nữa  i  t  A  t  liên tục và t  L  t  liên tục.  ii  V :   E  E liên tục và tồn tại hàm liên tục  :    sao cho V  t , x   V  t , y     t  x  y với mọi x, y  E và t   .  iii  K :     E  Cr  E hoàn toàn liên tục. K  t , s , x, y   iv  x lim  0 đều theo  t , s  trên mỗi đoạn bị chặn tùy ý của y  x y    . Định nghĩa: u :  r ,    E gọi là nghiệm mạnh của phương trình 1 nếu u 0,   C 1  0,   , E  và u thỏa phương trình 1 , ở đây C1 0,   , E  là không gian các hàm khả vi liên tục u :  0,    E . 3.2. Các định lý Định lý 1. 5 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ Cho  E ,   là không gian Banach, D là tập con mở, bị chặn của E và ánh xạ hoàn toàn liên tục L : D  E . Giả sử rằng có một dãy các ánh xạ hoàn toàn liên tục Lk : D  E thỏa 1 (1.1) Lk  x   L  x   với mọi x  D . k 1 (1.2) Với mọi k  và u  E thỏa u  , phương trình x  Lk  x   u có k nghiệm duy nhất. Khi đó tập điểm bất động của L là R . Chứng minh: Ký hiệu i : D  E định bởi i  x   x . Đặt f  i  L, f k  i  Lk với k  . Theo định lý  D  ta có điều phải chứng minh. Định lý 2. Cho tập đóng, khác rỗng M  X C  ,E. Với n , đặt   M n  x 0, n : x  M . Nếu mỗi M n là R thì M cũng là R . Chứng minh : Với m  p , đặt  mp : M p  M m định bởi  mp  x   x 0,m . Ta có M n ,  np ,  là hệ ngược và M đồng phôi với lim  M n . Theo định lý  E  , M là R . Định lý 3. Nếu các điều kiện  i  ,  ii  ,  iii  ,  iv  được thỏa mãn thì tập nghiệm mạnh của bài toán 1 là R . Chứng minh : Đặt g :   Cr  E định bởi g  t , u   A  t  u  0   L  t  u . Ta thấy  I  tương đương với phương trình tích phân sau t t s      u  t    g  s, us   V  s, u  s    f  s  ds     K  s, , u   , u  d  ds    0  , t  0  0 00   u  0   Đặt P, H ,U , C : X  X định bởi P  u  s   g s, u      V  s, u  s    f  s  , s 6 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ t t t 0  H  u  t    K t, s, u  s  , u   ds,U u t    Pu  s ds, C u t    Hu  s ds    0. s 0 0 Đặt  là tập điểm bất động của U  C và  là tập nghiệm mạnh của 1 . u  t  , t  0 Khi u   thì u  0     0  nên u  t      t  , t    r , 0 Đặt F :    định bởi F  u   u . Khi đó F là phép đồng phôi. Vậy ta sẽ chứng minh  là tập R .Ta cần các bổ đề sau. Bổ đề 1. [3] . g :   Cr  E liên tục và với mọi n  tồn tại k n  0 sao cho với mọi x, y  Cr và t   0, n  ta có g  t , x   g  t , y   k n x  y . Bổ đề 2. [3] . Với mọi s   0, n và x, y  X ta có  x   y  s s  2 x  y n và  x s 2 x n  . Bổ đề 3. [3] . Ta có C liên tục. Với n  đặt d n  max   s  : s  0, n  và j j j  ncn  cn  2k n  d n . Khi đó ta có U z  x U  y n x  y n với mọi j  z  và j! x, y, z  X . Do đó U thỏa điều kiện  B.1   B.3 của định lý  B  . C u  n Bổ đề 4. C hoàn toàn liên tục và lim  0 với mọi n  . Khi   X thỏa u n  u n mãn  n   thì ta có C    n   . Chứng minh bổ đề 4 : Theo bổ đề 3 ta có C liên tục. Lấy  X bị chặn. Đặt P   x  s  : x  , s   0, n  , Q   x  : x  , s  0, n . Khi đó P, Q bị chặn. Vì K s hoàn toàn liên tục nên B : K 0, n   P  Q  compact. Do đó tồn tại   0 sao cho 2 K  t , s, u  s  ,  u     với mọi  t , s   0, n  và u   . 2 s 7 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________  Vậy lấy   0 thì tồn tại   sao cho với mọi u   và t1 , t2   0, n mà n max  t1 ,t2  s   t1  t2   thì Cu  t1   Cu  t2      K s ,  , u   , u min  t1 ,t2   0   d ds    n t1  t 2  n   . Do đó Cu   0,n   : u   đẳng liên tục.  Lấy nửa không gian đóng u  E : b*  u   r  chứa B , với b*  E * và r  0 . Theo tính chất của tích phân Bochner và tính tuyến tính của b* ta có :  1 ts   1 ts  n    b*  2    K s, , u   , u d ds   2    b* K s,  , u   , u       d  ds  r   n 0 0    0 0  với mọi u   và với mọi t   0, n  . t s 1   Vậy n 2 0  0      d ds  u  E : b u   r K s,  , u   , u   * với mọi u   và t   0, n  . Vì giao của tất cả các nửa không gian đóng chứa B là bao lồi đóng conv  B  của t s  00  B nên ta có    K s,  , u   , u    d ds  n  conv  B   với mọi u   và t  0, n  .   2 Với mỗi t  0, n  đặt  C    n  t  : Cu   t  : u   .  0,n   Khi đó  C    n  t   n 2 conv  B     0  . Do B là tập compact nên ta có  C      t  là tập compact tương đối. Vậy C    là tập compact tương đối. Suy ra C n hoàn toàn liên tục. Do  iv  nên với mọi   0 tồn tại m  0 sao cho với mọi x  E và y  Cr mà  2 2  x  y  m thì K  t , s, x, y   x  y  với mọi  t , s   0, n  . 12n Do K hoàn toàn liên tục nên tồn tại   0 sao cho với mọi x  E và y  Cr mà 2 x  y  m thì K  t , s, x, y    với mọi  t , s   0, n .  2 Vậy K  t , s, x, y     12n 2 x y  với mọi  t , s   0, n  , x  E , y  Cr . 8 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ Khi đó với mọi t  0, n và u  X ta có : t s  00  Cu  t      K s,  , u   , u   d ds    0   t s         00  12n 2  u    u        d  ds    0     n2   u n      0 . 4 12  4n 2   4   0   Cu n Chọn  n  max  , ,  . Khi u n  n thì  .   3   u n Lấy  X thỏa  n  . Đặt P   x  s  : x  , s   0, n  và Q  x  : x  , s  0, n . Do    nên P, Q bị chặn. Vì K hoàn toàn liên tục s n nên tồn tại   0 sao cho K  t , s, u  s  ,  u     với mọi  t , s   0, n  , u   . 2 s Vậy C  u    n 2    0  với mọi u   . Do đó C    n   . n Ta chứng minh định lý 3 qua hai bước. Bước 1. Ta chứng minh    . Theo bổ đề 3 và bổ đề 4 ta có U , C thỏa các điều kiện của định lý  B  .Vậy    . Bước 2. Ta chứng minh  là tập R .   Đặt  n  u 0,n : u   . Ta chứng minh  n là R . Để đỡ nặng nề về mặt ký hiệu ta đặt P, H ,V , G : X n  X n định bởi t      V  s, u  s   f  s  , Hu t    K t, s, u  s  , u   ds, Pu  s   g s, u s 0 s t t V  u  t    Pu  s ds, G  u  t    Hu  s ds    0  với t  0, n  . 0 0 Tương tự chứng minh đối với U , C ta có V , G thỏa kết luận của bổ đề 3 và bổ j j đề 4. Vậy với z , u , v  X n ta có Vz  u   Vz  v  j   ncn  u v với mọi j  . Do n n j! 1 đó V thỏa điều kiện  B.1   B.3 của định lý  B  , V liên tục đều,  I  V  được 9 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ 1 định nghĩa tốt và liên tục đều trên X n . Đặt A   I  V  G . Khi đó A hoàn toàn liên tục. Ta gọi tập điểm bất động của A là  . Bổ đề 5.  n   Chứng minh bổ đề 5 : Khi u   thì u 0,n là điểm bất động của A . Vậy  n   . t t Lấy y   . Ta có y  t    Py  s ds   Hy  s ds    0  với t  0, n  . 0 0 Xét phương trình t     u  t  g  t       K  t , s, u  s  , u s  ds  f  t , t  n t , u  V t , u t   2  0  u  t   y  t  , t  r , n Tương tự phương trình 1 ta thấy phương trình  2  có một nghiệm là u . Đặt  y  t  , t   0, n  x t    . Khi đó x   và x 0,n  y . Do đó y   n . Tức là    n . u  t  , t  0 j j Bởi lim  ncn   0 nên tồn tại p  sao cho  ncn   1 với mọi j  p . Đặt j  j! j! p   ncn   1 và   ncn . Theo định lý  C  tồn tại điểm bất động duy nhất z0 của V . p!  p1 i  1 G  x Đặt   1        0 . Ta có lim n  0 nên tồn tại R1  0 sao x n  x  z  i0  0 n 1 cho khi x  z0 n  R1 thì G  x   x  z0 n . n 2  Đặt M  x  X n : x  z0 n   R1 . Khi đó G  M  n   nên tồn tại R2  0 sao cho G  x   R2 với mọi x  X n thỏa mãn x  z0 n  R1 . n 1 Lấy   0 , vì  I  V  liên tục đều trên X n , nên tồn tại   0 thỏa mãn 1 1  I  V   x    I  V   y  n   với mọi x, y  X n mà x  y n   .  3 10 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ Chọn R3    R1   R2 thì tương tự phần chứng minh định lý  B  trong [2] ta  I  V  G  B  z0 , R3    B  z0 , R3  , V  G có một điểm bất động trong 1 thấy B  z0 , R3  và mọi điểm bất động của V  G đều thuộc B  z0 , R3  , tức là  n  B  z0 , R3  .     Đặt Pn  u  s  : s   0, n  , u  B  z0 , R3  , Qn  u : s   0, n  , u  B  z0 , R3  .Ta có s  Pn , Qn bị chặn. Do K liên tục nên tồn tại mở rộng liên tục K * của K 0, n2  P Q lên n n 2  E  Cr sao cho K *  2  2  E  Cr   convK 0, n   Pn  Qn .  2 Khi đó tồn tại toán tử Lipschitz địa phương K xác định trên  E  Cr sao  2 cho K   t , s, x , y   K *  t , s , x , y   với mọi  t , s, x, y    E  Cr và 2n 2 K  2  E  Cr   convK *  2  2  E  Cr   convK 0, n   Pn  Qn .  Vì K hoàn toàn liên tục và Pn , Qn bị chặn nên K  2  E  Cr  compact tương đối. Vậy K hoàn toàn liên tục. t s  00     Đặt C : X n  X n định bởi C  u  t      K  s,  , u   , u d ds    0  với t   0, n  . Vì K hoàn toàn liên tục nên chứng minh hoàn toàn tương tự bổ đề 4 ta có 1 C hoàn toàn liên tục. Đặt A   I  V  C . Khi đó A cũng hoàn toàn liên tục. Với mọi t  0, n và u  B  z0 , R3  ta có t s  00     C  u  t   G  u  t      K s,  , u   , u  K s,  , u   , u  d ds   t s   00         K s,  , u   , u  K * s,  , u   , u  d ds   t s        2 d ds  . 00 2n  2  Do đó C  u   G  u  n  với mọi u  B  z0 , R3  . 4 2 Từ  3 ,  4  ta có A  u   A  u    với mọi u  B  z0 , R3  . n Lấy h  X n , ta xét phương trình u  A  u   h với u  X n .  5 11 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ Ta thấy phương 5 tương đương trình phương trình sau u  V  u   h  V  h   C  u  . Đặt W  u   V  u   h  V  h  . Bổ đề 6. W  C có điểm bất động. Chứng minh bổ đề 6 : j Với z , u , v  X n ta có Vz  u   Vz  v  j j   ncn  u v với mọi j  . n n j! Lại có h cố định và Wz  VhV  h  z nên với mọi z , u , v  X n ta cũng có j j Wz  u   Wz  v  j   ncn  uv với mọi j  . n n j! Tương tự phần chứng minh định lý  B trong [2] ta có WCpm   x  z0   z0 n   C  x  n với mọi x Xn và m , trong đó p 1 1     1      i  .  i0  Vậy WCpm   x  z 0   z0 n    C  x  n   C  x   G  x  n  G  x  n  với mọi x  X n và m  .   Do đó với mọi x  B  z0 , R3  và m  ta có: WCpm   x  z0   z0     G  x n  . n 2  Lấy x  B  z0 , R3  . Ta xét hai trường hợp TH1. x  z0 n  R1 .    Khi đó WCpm x   z0   z0     G  x n     R2  R3 . Điều này cho ta  n 2  2 W pm C  x   z0   B  z0 , R3  . TH2. R1  x  z0 n  R3 . Ta có:    1  WCpm   x  z0   z0     G  x   x  z0 n   2 2 n n 2    1 R3 R3   x  z0 n    R3 . 2 2 2 2 Điều này cho ta WCpm   x  z0   B  z0 , R3  . 12 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ Vậy WCpm   x  z0   B  z0 , R3  với mọi x  B  z0 , R3  và m  . 1 Theo định lý  C  ta có lim WCpm   x  z0    I  W  C  x  với mọi x  X n . Do đó m  1  I W  C  x   B  z0 , R3  với mọi x  B  z0 , R3  . 1  Như vậy  I  W  C B  z0 , R3   B  z0 , R3  .  1 1 Theo định lý  C  ta có  I  W  liên tục nên  I  W  C liên tục. Do C hoàn 1   toàn liên tục nên  I  W  C B  z0 , R3  là tập compact tương đối. Vậy theo định lý 1 điểm bất động Schauder ta thấy  I  W  C có điểm bất động trong B  z0 , R3  . Đó cũng chính là điểm bất động của W  C . Vậy phương trình  5  có nghiệm thuộc B  z0 , R3  .Ta chứng minh nghiệm đó là duy nhất. Giả sử x, y là hai nghiệm của phương trình  5  tức x, y là hai điểm bất động của W  C . Khi đó x  0   y  0     0   h  0  . Đặt b  max    0, n  : x  t   y  t  , t   0,   . Ta chứng minh b  n . 2 Giả sử trái lại b  n . Do K Lipschitz địa phương trên  0, n   E  Cr nên tồn tại 2   0 sao cho K Lipschitz trên 0, n   B1  B2 với hằng số Lipschitz là m , trong đó   B1  z  E : z  x  b    , B2  z  Cr : z  x   b   . Đặt  n  k n  d n .Với mỗi u  X n cố định thì các ánh xạ s  u  s và s  u  s  1 liên tục nên tồn tại  1  0 sao cho  1  , b   1  n ; x  s  , y  s   B1 và 2  n  2 mn   x , y   B s s 2 với mọi s  b, b   1  . Vậy với mọi s   0, n và   b, b   1  ta có      K  s, , y   ,  y    m  x    y     x    y  K s, , x   , x      . Đặt X  C b, b    , E  với chuẩn u  max  u  s  : s  b, b    . b 1 b 1 Ta thấy với mọi   b, b    thì  x    y   x  y . Do 1 b đó   K  s ,  , x    ,  x    K  s ,  , y   ,  y    2 m x  y .    b 13 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _____________________________________________________________________________________________________________ Với    0,b  thì x    y   , x     y   . t b   b0  Vậy    K s, , x   , x     K  s, , y   ,  y   d ds  0 .     Ta lại có x, y là điểm bất động của W  C nên với t  b, b   1  ta có t t s  b b0  x  t    Px  s  ds     K  s , , x   , x    d ds  x  b  và   t t s  b b0  y  t    Py  s  ds     K s, , y   , y    d ds  y  b  . Do đó   t t b       x  t   y  t    g s, x s  g s, y s ds   V  s, x  s    V  s, y  s   ds b t s   bb      K  s ,  , x   , x     K  s, , y   ,  y   d ds.     Vậy x  t   y t    n x  y b  t  b   2mn x y b  t  b    n  2mn  1 x y b 1  xy b với mọi t  b, b   1  . 2 1 Do đó x  y b  x  y b . Vậy x  y b  0 . 2 Do vậy x  t   y  t  với mọi t  b, b   1  . Vậy x  t   y  t  với mọi t   0, b   1  . Điều này mâu thuẫn với định nghĩa của b .Vậy b  n . Do đó x  y . Vậy phương trình  5  có nghiệm duy nhất thuộc B  z0 , R3  . Đặt L  A B z  và L  A B  z0 , R3  . Ta thấy  n là tập điểm bất động của L và 0 , R3 L thỏa các điều kiện của định lý 1 nên  n là tập R . Do U , C liên tục nên tập điểm bất động  của U  C là đóng và theo bước 1 thì    . Vậy theo định lý 2 ta có  là R . TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. G. Gabor (1999), “On the acyclicity of fixed point sets of multivalued maps”, Topological Methods in Nonlinear Analysis, vol.14, pp. 327-343. 14 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Lê Hoàn Hóa và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ 2. L. H. Hoa, K. Schmitt (1994), “Fixed point theorems of Krasnosel’skii type in locally convex space and applications to integral equation”, Results in Mathematics, vol.25, pp. 291-313. 3. L. H. Hoa, N. N. Trong, L. T. K. Anh (2010), “Nghiệm mạnh của phương trình vi tích phân với đối số lệch”, Tạp chí Khoa học ĐHSP TP HCM,  24  , tr. 104 -114. 15