BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH NGUYEN ĐĂNG QUANG UNG DUNG QUAN HỆ THỨ TỰ VÀ BAC TOPO TRONG NGHIEN CUU MOT SO LOP BAO HAM THUC Thanh phố Hồ Chí Minh — Nam 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH NGUYÊN ĐĂNG QUANG CHUYÊN NGÀNH: TOÁN GIẢI TÍCH MÃ SÓ: 62 46 01 02 LUẬN ÁN TIÊN SĨ TOÁN HỌC NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: PGS.TS NGUYEN BICH HUY Thanh phó Hô Chí Minh — Nam 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi đưới sự hưởng dan của PGS.TS Nguyễn Bích Huy. Các kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bồ trong bat kỳ một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Đăng Quang MỤC LỤC LỚI CAM DOAN .cccsssssssconssssssccssnsssscssnsssecsssnssssessonsssscseansvsesennssssscansnassocssosseseersnsss | MUICILUUEhiioiiioaoiiaiosuiatiiiiiitiiittootiiiiniittiaiiii1i181110611821118183813655518363851885138535838885488535E 2 BMG BOB TT TT TP T0 900077170710771701771070007100771 0707700771 071707170771 707/10 70. BAC TOPO CUA ANH XA ĐA TRI TÁC DONG TRONG KHÔNG GIANIBANACH CO THU WU scssisssisicassscccssssscersasssszincessasiressssartesoseanasercsessiarrasssat 12 1.1 Bậc tôpô cho một số lớp ánh xạ đa trị có giá trị lồi.1 Định nghĩa và các tính chat đặc trưng của bậc tôpô theo nón.2 Tinh bạc tôpô của một SỐ GRD XẠ.
St SH TH n1 xe ccec 15 1.3 Tính bậc trên các miễn đặc biệt. cv ng S21 21121611 se eccu 21 1.4 Bậc tôpô của GHAR xạ Khổ VE.5 Ứng dụng vào bài toán điểm bat động của ánh xạ đa trị.6 Ung dung vào bài toán giá trị riêng, vectơ riêng của ánh xạ da trị.2 Bậc tôpô của một lớp ánh xạ da trị có giá trị không lồi. UNG DỤNG VÀO MỘT SO LÓP BAO HAM THUC VÀ PHƯƠNG TRÌNH VỚI DIEU KHIEN PHAN HỎI.1 Bao hàm thức vi phân cấp hai với điều kiện biên nhiều điểm và chứa số hạng PHÍSIDHƯGTEiciiciiicciieiiii:200014201041104421221121112421461594016413853882853683594818433844832536s8g8g3.sai 45 Zi (IOIMỆ Haonastiaaoipitindtitistii3511401184319311481823558335561054858415531384358238314856158558532 45 2. Các kết quả chính.
2c: tt St St 211 2110210021001101110011012 xe 47 2.2 Bài toán biên nhiều điểm liên hợp phi tuyến với điều khién phản hồi.à SH HH HT ng ng nha 58 DD, (I0IVNGHIGIHÏR:.-set:tv66:4062110560231E3ia1053118E119815190213223222113383328122318361 50 62 2.3 Phương trình Logistic với điều khiển phản hồi.:55255cc55cccs2 74 PC TA laia.2 Chuyển về bài toán điểm bắt động .-552255c25ccScccSercrrcsee 78 DSS) (GBIRENgnil'GNINftoansasroanntainnaiiag1t03311241053333111031816311883383189318/331835481383191838) 83 KET LUẬN. DANH MỤC CÔNG TRÌNH CUA TÁC GIÁ. S2 S9 2201211221121 11 2 xe TÀI LIỆU THAM KHẢO MO DAU Định lý Banach-Caccioppoli về điểm bat động của ánh xa co được tim ra kha sớm và tìm được ngay ứng dụng trong nghiên cứu các phương trình đại số và vi phân. Nó cho phép chứng minh sự tồn tại duy nhất nghiệm và xây dựng dãy lặp đơn giản hội tụ về nghiệm.
Định lý điểm bat động của Schauder cho phép nghiên cứu nhiều lớp phương trình vi phân mới. Điểm hạn chế của Định lí Schauder là khi áp dụng cho quả câu tâm Ø (phan tử zero của không gian định chuẩn) thi không khang định được điểm bat động tìm được la khác Ø, trong khi các phương trình mô ta các hiện tượng trong tự nhiên đã có nghiệm Ø va ta cần tìm nghiệm khác Ø. Hạn chế này được khác phục nhờ Lý thuyết bậc tôpô của ánh xạ, được J. Schauder xây dựng và được phat triển trong các công trình của M.
Lý thuyết này cho phép chứng minh sự tôn tại nghiệm không tầm thường, đánh giá số nghiệm và nghiên cứu cau trúc của tập nghiệm (như tính liên thông, compact). Quan hệ thứ tự được sử dụng trong Toán học trừu tượng khá sớm. Vi du, quan hệ thứ tự đã được sử dụng vào dau thé kỷ 20 dé chứng minh các dang tương đương của tiên đề chọn như bé dé Zorn, định lý Hausdorff về xích cực đại,. Các kết quả này sau đó được sử dụng để chứng minh Định lý Tychonoff vẻ tích các không gian compact, Định lý Hahn — Banach và nhiều định lý của Tôpô và Giải tích hàm.
Lý thuyết về các phương trình trong không gian có thứ tự chỉ được xây dựng một cách hệ thong vào thập niên 1940 trong công trình của M. Ly thuyét nay duge phat trién mạnh mẽ trong những năm 1950 — 1970 trong các công trình của M. Krasnoselskii và các học trò, của N. 6, 8, 10, 15, 25, 43, 44, 64, 69] và các tài liệu tham khảo trong đó).
Nó tiếp tục được hoàn thiện cho đến tận ngày nay. Các kết qua trừu tượng cúa Lý thuyết phương trình trong không gian có thứ tự tìm được những ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu nhiều lớp phương trình. bất phương trình xuất phát từ Cơ học, Vật lý, Hóa học, Y — Sinh học, Kinh tế học,. vì những ưu điểm sau: - Chúng cho phép chứng minh sự tôn tại và duy nhất nghiệm có các tính chất đặc biệt như tính đương, tính đơn điệu, tính lỏi,.
là những tính chất cần có của nghiệm của các bải toán xuất phát từ các mô hình thực tế. - Chúng cho phép nghiên cứu các phương trình chứa các đữ kiện không tốt như các ánh xạ không liên tuc,. la những tình huống thưởng gặp trong thực tế. - Chúng cho phép đánh giá khoảng ton tại nghiệm và xây dựng các dãy lặp đơn điệu hội tụ về nghiệm từ hai phía.
Do sự phát triển nội tại của Toán học cũng như sự phát triển trong các lĩnh vực mới của khoa học như Công nghệ thông tin, Toán Tài chính,. mà nảy sinh nhu cầu nghiên cứu những hướng mới trong Lý thuyết phương trình trong không gian có thứ tự, ví dụ như nghiền cứu các phương trình với ánh xa đa trị (hay cũng gọi là các bao hảm thức). Các ánh xa đa trị được nghiên cứu có hệ thống từ những năm 1950 trong Lý thuyết tôi ưu, Lý thuyết điều khién, trong nghiên cứu các bao hàm thức vi phân. Sự ton tại nghiệm được chứng minh nhờ các mở rộng của Dinh lý Banach-Caccioppoli, Dinh lý Schauder lên trường hợp ánh xạ đa trị, hoặc định lý Knaster — Kuratowski — Mazurkiewicz, bat đăng thức Ky Fan,.
Lý thuyết bậc tôpô cho các ánh xạ da trị có giá trị lôi, tác động trong không gian Banach có thứ tự được xây dựng vào thập niên 1970 trong các công trình của Y. Eitpatrick, đã cung cấp một công cụ mới hiệu quả hơn trong nghiên cứu bao hàm thức. Dựa vào nó, các Định lý điểm bat động của M. Krasnoselskii, Leggett - Williams đã được chứng minh cho các ánh xa đa trị và được ứng dụng cho các bao ham thức vi phân (xem [25, 32, 38, 60, 61] và các tai liệu tham khảo trong đó).
Tuy nhiên, việc sử dụng quan hệ thứ tự trong nghiên cứu các bao hàm thức còn hạn chế do chưa có một định nghĩa phù hợp ve thứ tự giữa hai tập hợp. Gan đây, với việc sử dung các dang thứ tự thích hợp giữa các tập hợp ma quan hệ thứ tự đã được áp dụng có hiệu quả kết hợp với sử dụng bậc tôpô dé thu được các kết quả có ý nghĩa [6, 7. Dé nghiên cứu các bao ham thức vi phân chứa các toán tử vi phân không tuyến tính (ví dụ toán tử p-Laplace) mà Lý thuyết bậc tôpô cho các ánh xạ có giá trị không lồi cũng được xây đựng. Bader trong bài báo [2] đã xây dựng bậc tépé tương đối theo một tập lồi.
cho lớp ánh xạ dạng P=7' với 7 là ánh xạ đa trị lỗi. P là ánh xạ đơn trị phi tuyến và ứng dụng vào nghiên cứu các bao hàm thức vi phân. Trong luận án này, chúng tôi sẽ sử dụng sâu hơn và có hệ thông hơn các quan hệ thứ tự và Lý thuyết bậc tôpô trong nón, kết hợp với các phương pháp đánh giá nghiệm, sử dụng toán tử giải của bai toán liên kết dé tính bậc tôpô cho các ánh xạ đa trị và ứng dụng vào bái toán điểm bất động và các phương trình, bao hàm thức vi phân cụ thê, Dưới đây chúng tôi mô tả sơ lược nội dung chính của luận án. Ngoài phan Mở dau, Kết luận và Tài liệu tham khảo, luận án có hai chương, tương ứng với phần Lý thuyết và Ứng dụng.
Bậc tôpô của ánh xạ đa trị trong không gian Banach có thự tự 1. Bậc tôpô của một số lớp ánh xạ đa trị có giá trị lồi Ở mục nay, dựa trên các tính chat đặc trưng của bậc tôpô trong nón của lớp anh xa đa trị compact, nửa liên tục trên, có giá trị lồi, đóng, chúng tôi chứng minh một số kết qua dé áp dụng về tính bậc cho một số lớp ánh xạ hoặc trên các miễn đặc biệt. Một kết quả đáng chú ý ở phan này là đạo hàm của một ánh xạ đa trị compact cũng là một ánh xa compact vả bậc tôpô của anh xạ ban đầu có thé được tính qua bậc tôpô của đạo hàm của nó. Sau đó chúng tôi áp đụng các kết quả thu được về tính bậc tôpô dé chứng minh các kết quả sau: e Sự tôn tại một hoặc nhiều điểm bat động không tầm thường của các ánh xạ đa trị compact với giá trị lỗi, là mở rộng các Định lý vẻ ánh xạ nén hoặc giãn nón của M.
Krasnoselskii, Dinh lý Leggett - Williams cho ánh xạ đơn tri. ¢ Sự tôn tại nghiệm của bao hàm thức phụ thuộc tham số (cũng gọi là bài toán giá trị riêng phi tuyến), nghiên cứu dáng điệu tiệm cận của nghiệm khi tham SỐ tiễn về ø. Các kết quả trong mục nảy của luận án đã được công bố trong [TGI]. Bậc tôpô của một số lớp ánh xạ da trị có giá trị không lồi Trong bài báo [2].
Bader đã xây dựng bậc tôpô theo một tập lồi cho lớp ánh xạ đa trị dạng PeT , trong đó 7 là ánh xạ đa trị có giá trị lôi, nửa liên tục trên đối với tôpô-chuân và tôpô yếu, P là ánh xạ đơn trị (có thê không tuyến tinh), liên tục đối với tôpô yéu và tôpô-chuân. Các xây dựng và lập luận trong [2] cũng đúng cho lớp ánh xạ nêu trên khi thay tôpô yếu bởi tôpô (*) -yêu. Tuy nhiên, cho đến nay các ứng dụng của bậc tôpô này trong nghiên cứu các bao hàm thức vi phân còn hạn chế. Theo hiểu biết của chúng tôi, bậc tôpô nảy mới được sử dụng đề chứng minh dạng đa trị của Nguyên lý loại trừ phi tuyến (Nonlinear Alternative Principle) của Schauder vẻ tồn tại điểm bất động trên một quả cầu tâm Ø.
Kết quả này không đủ đề thu được điềm bat động không tam thường của các bao hàm thức. Do đó, trong luận án, chúng tôi đã chứng minh một số kết qua vé tính bậc tôpô của R. Các kết quả này được được công bồ trong [TG4] và được sử dụng trong chương 2 đề chứng minh sự tồn tại một hoặc hai nghiệm không tam thường của phương trình logistic suy rộng chứa yếu tố phi địa phương. Ứng dụng vào một số lớp bao hàm thức và phương trình với điều khiến 2.