四階常微分算子特征值的重?cái)?shù)相等

林運(yùn)春

（1．內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051;2．肇慶學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

四階常微分算子特征值的重?cái)?shù)相等

林運(yùn)春1，2

（1．內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051;2．肇慶學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 肇慶 526061）

借助解析重?cái)?shù)和幾何重?cái)?shù)的基本定義及邊界條件的幾何結(jié)構(gòu)，證明了自伴的四階常微分算子特征值的解析重?cái)?shù)與幾何重?cái)?shù)是相等的,該結(jié)論是對(duì)常型Sturm-Liouville問(wèn)題相關(guān)結(jié)果的推廣．

四階常微分算子；自伴邊條件；解析重?cái)?shù)；幾何重?cái)?shù)

常型的Sturm-Liouville問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題，對(duì)其特征值解析重?cái)?shù)和幾何重?cái)?shù)關(guān)系的研究，已經(jīng)有很多非常好的結(jié)論和方法．文獻(xiàn)[1]證明了在分離型自伴邊界條件下，特征值的解析重?cái)?shù)和幾何重?cái)?shù)相等;文獻(xiàn)[2]證明了在混合自伴邊界條件下，特征值的解析重?cái)?shù)和幾何重?cái)?shù)相等．遺憾的是文獻(xiàn)[1]的方法不能推廣到四階常微分算子上來(lái)．文獻(xiàn)[3]利用邊界條件空間的幾何結(jié)構(gòu)，對(duì)常型Sturm-Liouville算子的重?cái)?shù)問(wèn)題給了一個(gè)巧妙的證明．更重要的是，這個(gè)方法可以推廣到四階常微分算子上來(lái)．本文中，筆者利用文獻(xiàn)[3]中的方法，證明了四階自伴常微分算子特征值的解析重?cái)?shù)與幾何重?cái)?shù)相等．

考慮四階常微分方程

在邊界條件

下形成的邊值問(wèn)題．其中

λ∈C叫做譜參數(shù)．對(duì)于一個(gè)區(qū)間J?R,Lloc((a,b),R)表示在區(qū)間J上所有的緊子區(qū)間上都Lebesgue可積的實(shí)值函數(shù)構(gòu)成的空間．區(qū)間端點(diǎn)a,b均為正則點(diǎn);否則，可假定奇異端點(diǎn)a和b都是極限圓形，即對(duì)某個(gè)（所有）λ∈C，式(1)所有的解都屬于加權(quán)Hilbert空間Lω2((a,b),C)，ω是權(quán)函數(shù)．

本文中，筆者研究的是該邊值問(wèn)題在邊界條件(2)自伴的情況下特征值重?cái)?shù)的關(guān)系．

1 預(yù)備知識(shí)

對(duì)于任意的m,n∈N，用Mm,n(C)表示m×n型復(fù)矩陣組成的矢量空間，(C)是Mm,n(C)中最大秩為

其中:A(apq→apq＋s)表示在邊界條件A中以apq＋s代替apq．通常把這12條曲線都記為B(s)．都有B(0)＝A．設(shè)Λ是通過(guò)λ*的連續(xù)特征值分支，因?yàn)棣?的幾何重?cái)?shù)為1，由引理3，Λ(B(s))在s＝0處可微．下面證明Δ′(λ*)≠0．

對(duì)上述12條曲線，邊界條件B(s)對(duì)應(yīng)的特征記為ΔB(s)，則ΔB(s)(Λ(B(s)))＝0,等式兩邊在s＝0處對(duì)s求微分，利用鏈?zhǔn)椒▌t得

1)1≤p≤2,3≤q≤4．

當(dāng)p＝1,q＝4和p＝2,q＝3時(shí)，

本文在導(dǎo)師王忠教授的悉心指導(dǎo)下完成，筆者在此表示感謝．

[1] EASTHAME M,KONG Q,WU Hongyou,et al.Inequalities among eigenvalues of Sturm-Liouville problems[J].JInequal Appl,1999(3):25-43.

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[3] WANG Zong,WU Hongyou.Equality of multiplicities of a Sturm-Liouville eigenvalue[J].JMath Anal Appl,2005,306:540-547.

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[5] 曹之江.常微分算子[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1987:29-32.

Equality of Multiplicities of a 4-Order Ordinary Differential Operator Eigenvalue

LIN Yunchun1，2

(1.College of Science,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot,Inner Mongolia 010051,China;2.School of Computer Science,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

By virtue of analytic and geometric multiplicities'basic definition and the geometric structure on the space of boundary conditions,the equality between analytic and geometric multiplicities of an adjoint forth-order ordinary differential operator are proved,which is an analogue to the case of the regular Sturm-Liouville problem.

forth-order ordinary differential operator;self-adjoint boundary conditions;analytic multiplicities;geometric multiplicities

O175．9

A

1009－8445（2011）02－0008－07

（責(zé)任編輯：陳 靜）

2010－10－15

肖漢敏(1980－),男,廣東興寧人,肇慶學(xué)院電子信息與機(jī)電工程學(xué)院講師,博士．