分数布朗运动驱动的随机泛函微分方程mild解的稳定性

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  【摘要】本文考虑一类由分数布朗运动驱动下的随机时滞泛函微分方程,利用不动点理论研究方程mild解均方指数稳定性.
  【关键词】不动点; 指数稳定; 随机微分方程
  0.引 言
  近年来,对分数布朗运动驱动的随机微分方程mild解的研究日趋活跃.本文研究f(t,0,0)=0时分数布朗运动驱动的随机时滞泛函微分方程
  dx(t)=(Ax(t) f(t,x(t),xt))dt g(t)dBQH(t), t∈[0,T],x(t) =φ(t),-r≤t≤0,(1)
  mild解存在唯一性及均方指数稳定性问题.
  1.相关概念及主要结果
  设{Ω,F,P}是完备的概率空间,具有通常条件的流{Ft}t≥0.记(U,|·|u,〈·〉U)(V,|·|v,<·>v)是可分的Hilbert空間,L(V,U)表示所有V到U的有界线性算子空间,Q∈L(V,V)是一个非负自伴算子,L0Q(V,U)表示所有ξ∈L(V,U)满足ξQ12是一个Hilbert-Schmidt算子的空间.
  引理A[1]对任φ:[0,T]→L0Q(V,U)满足∑∞n=1‖φQ12en‖LH1([O,T];U)<∞
  ,其中en是标准正交基,则对任α,β∈[O,T],α>β,若∑∞n=1||φQ12en||U一致收敛,则E∫t0φ(s)dBQH(s)2U≤cH(2H-1)t2H-1∫t0φ(s)|2LQO(V,U)ds
  (1.1).
  定义1 若x∈c(-r,T;L2(Ω,U)),当t∈[-r,0],x(t)=φ(t);当t∈[0,T],x(t)=S(t)φ(0) ∫t0S(t-s)f(s,x(s),xs)ds ∫t0S(t-s)g(s)dBHQ(s),则U-值过程x(t)叫做方程(1)的mild解.
  为解决稳定性问题,假设下列条件成立:
  (H1)S(·) 是强连续半群,A为其无穷小算子.设S(t)U≤Me-λt,M,λ>0,t≥0.
  (H2)xt(s)=x(t s),s∈[-r,0],对任x,y∈c(-r,T;L2(Ω,U)),t∈[0,T],存在一个常数cb>0满足:|f(t,x(t),xt)-f(t,y(t),yt)|2U≤cb(|x(t)-y(t)|2U |xt-yt|2U).
  (H3) 函数g(t):[0,T]→L0Q(V,U)满足引理A中条件,且∫∞0eλsg(s)2L0Q(V,U)<∞.
  定理1若(H1)- (H3)成立,且η=Mλ2cb<1,则方程(1)存在唯一均方稳定mild解.
  2. 定理1的证明
  证明 S表示所有F-适应过程(t,w):[-r,∞)×Ω→ R的Banach空间,对固定点w∈Ω,(t,w)关于t几乎处处连续的.此外,(s,w)=φ(s),s∈[-r,0];t→∞,eαtE(t,w)2U→0,其中0<α<λ,不妨令λ=α β.且‖‖s=supt≥-rE(s,w)2.
  定义映射π:(πx)(t)=φ(t),t∈[-r,0];
  (πx)(t)=s(t)φ(0) ∫t0s(t-s)f(s,x(s),xs)ds ∫t0s(t-s)g(s)dBQH(s)=∑3i-1Ii(t),t≥0. (2.1)
  先证均方连续性.设x∈S,t≥0且θ充分小,则E|(πx)(t1 θ)-(πx)(t1)|2U≤3∑3i=1E|Ii(t1 θ)-Ii(t1)|2U
  .
  显然,i=1,2,有E|Ii(t1 θ)-Ii(t1)|2U→0.此外,由(1.1)容易得到
  E|I3(t1 θ)-I3(t1)|2U→0.
  因此连续性成立.下面证明π(S)S.由(2.1)有
  eatE|(πX)(t)|2U≤3eatE|s(t)φ(0)|2U 3eatE∫0ts(t-s)f(s,x(s),xs)ds2U 3eatE∫0ts(t-s)g(s)dBQH(s)2U.(2.2)
  当t→∞时,估算(2.2)式右边的三项:
  3eatE|s(t)φ(0)|2U≤3M2e-(2λ-α)t‖φ(0)‖→0.
  由赫尔德不等式、条件(H1)-(H3)及λ=α β,得
  3eαtE∫t0S(t-s)f(s,x(s),xs)ds2U→0
  3eαtE∫t0S(t-s)g(s)dBHQ(s)2U→0
  .从上式可知π(S)S.最后我们证明映射π是压缩的.对x,y∈S有
  Esups∈[0,T](πx)(s)-(πy)(s)2u≤2M2cbλ2sups∈[0,T]Ex(s)-y(s)2u
  .故当η=Mλ2cb<1时,π是压缩映射.由压缩映射原理,π在空间S上有唯一的不动点x(t),x(t)是方程(1)的解,并且当t→∞,eαtEx(t)2U→0.证毕.
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