Non linear ellipter equations with non-local regional operators

Abstract

Esta tesis consiste de cinco partes. En la primera parte se considera el problema de Dirichlet lineal y no lineal con una difusi\'on no local regional definido implicitamente por {\small \begin{equation}\label{Aeq03} \int_{\Omega}(-\Delta)_{\rho}^{\alpha}u(x)v(x)dx = \int_{\Omega}\int_{B(0,\rho (x))} \frac{[u(x+z) - u(x)][v(x+z) - v(x)]}{|z|^{n+2\alpha}}dzdx \nonumber, \end{equation}} \!\!donde $0< \alpha < 1$, $\rho \in C(\overline{\Omega})$ y $\lambda dist(x,\partial \Omega) \leq \rho (x) \leq dist(x, \partial \Omega)$ con $\lambda \in (0,1]$, $x\in \Omega$. Haciendo uso del teorema de Lax-Milgran y el Teorema del paso de la monta\~na se demuestra la existencia de soluciones d\'ebiles. En la segunda parte, se considera la ecuaci\'on de Schr\"odinger no lineal con difusi\'on no local regional {\small \begin{eqnarray}\label{Aeq04-} \epsilon^{2\alpha} (-\Delta)_{\rho}^{\alpha}u + u = f(u) \quad \mbox{in}\quad \mathbb{R}^{n},\quad u \in H^{\alpha}(\mathbb{R}^{n}), \end{eqnarray}} \!\!donde $0< \alpha <1$, $\epsilon>0$, $n\geq 2$ y $f:\mathbb{R} \to \mathbb{R}$ es super-lineal y tiene un crecimiento sub-critico. El operador $(-\Delta)_{\rho}^{\alpha}$ es el laplaciano no local regional, con rango de alcance determinado por una funci\'on positiva $\rho \in C(\mathbb{R}^{n}, \mathbb{R}^{+})$ y definido por {\small \begin{eqnarray}\label{Aeq05-} \int_{\mathbb{R}^{n}} \!\!\!\!(-\Delta)_{\rho}^{\alpha} uvdx = \int_{\mathbb{R}^{n}}\!\!\int_{B(0,\rho (x))} \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\frac{[u(x+z) - u(x)][v(x+z) - v(x)]}{|z|^{n+2\alpha}}dzdx. \end{eqnarray}} \!\!Se prueba la existencia de soluci\'on d\'ebil para (\ref{Aeq04-}) aplicando el Teorema del paso de la monta\~na al funcional $I_{\rho}$ definido en $H_{\rho}^{\alpha}(\mathbb{R}^{n})$, combinado con un argumento de comparaci\'on creado por Rabinowitz. El objetivo principal de la tercera parte es estudiar el comportamiento de concentraci\'on de la soluci\'on d\'ebil de la ecuaci\'on (\ref{Aeq04-}) con $f(s) = s^{p}$, cuando $\epsilon \to 0$. En la cuarta parte se estudia el resultado de simetr\'ia para las soluciones ground state de (\ref{Aeq04-}). Para tal prop\'osito, se combina los rearreglos de funciones con los m\'etodos variacionales. Finalmente, se considera un sistema Hamiltoniano fraccionario {\small \begin{eqnarray}\label{Aeq08-} _{t}D_{\infty}^{\alpha}(_{-\infty}D_{t}^{\alpha}u(t)) + L(t)u(t) = & \nabla W(t,u(t)) \end{eqnarray}} \!\!donde $\alpha \in (1/2,1)$, $t\in \mathbb{R}$, $u\in \mathbb{R}^{n}$, $L\in C(\mathbb{R}, \mathbb{R}^{n\times n})$ es una matriz sim\'etrica positiva definida para todo $t\in \mathbb{R}$, $W\in C^{1}(\mathbb{R} \times \mathbb{R}^{n}, \mathbb{R})$ y $\nabla W (t,u)$ es el gradiente de $W$ en $u$. Se demuestra que (\ref{Aeq08-}) posee al menos una soluci\'on no trivial via el Teorema del paso de la monta\~na.