Sharp non-existence results of prescribed L^2-norm solutions for some class of Schr\"odinger-Poisson and quasilinear equations

In this paper we study the existence of minimizers for F(u) = \1/2\int_{\R^3} |\nabla u|^2 dx + 1/4\int_{\R^3}\int_{\R^3}\frac{| u(x) |^2| u(y) |^2}{| x-y |}dxdy-\frac{1}{p}\int_{\R^3}| u |^p dx on the constraint $$S(c) = \{u \in H^1(\R^3) : \int_{\R^3}|u|^2 dx = c \},$$ where $c>0$ is a given parameter. In the range $p \in [3, 10/3]$ we explicit a threshold value of $c>0$ separating existence and non-existence of minimizers. We also derive a non-existence result of critical points of $F(u)$ restricted to $S(c)$ when $c>0$ is sufficiently small. Finally, as a byproduct of our approaches, we extend some results of \cite{CJS} where a constrained minimization problem, associated to a quasilinear equation, is considered.Comment: 22 page

Multiple normalized solutions for quasi-linear Schr\"odinger equations

In this paper we prove the existence of two solutions having a prescribed $L^2$-norm for a quasi-linear Schr\"odinger equation. One of these solutions is a mountain pass solution relative to a constraint and the other one a minimum either local or global. To overcome the lack of differentiability of the associated functional, we rely on a perturbation method developed in [27]

Existence and instability of standing waves with prescribed norm for a class of Schr\"odinger-Poisson equations

In this paper we study the existence and the instability of standing waves with prescribed $L^2$-norm for a class of Schr\"odinger-Poisson-Slater equations in $\R^{3}$ %orbitally stable standing waves with arbitray charge for the following Schr\"odinger-Poisson type equation \label{evolution1} i\psi_{t}+ \Delta \psi - (|x|^{-1}*|\psi|^{2}) \psi+|\psi|^{p-2}\psi=0 % \text{in} \R^{3}, when $p \in (10/3,6)$. To obtain such solutions we look to critical points of the energy functional $$F(u)=1/2| \triangledown u|_{L^{2}(\mathbb{R}^3)}^2+1/4\int_{\mathbb{R}^3}\int_{\mathbb{R}^3}\frac{|u(x)|^2| u(y)|^2}{|x-y|}dxdy-\frac{1}{p}\int_{\mathbb{R}^3}|u|^pdx$$ on the constraints given by S(c)= \{u \in H^1(\mathbb{R}^3) :|u|_{L^2(\R^3)}^2=c, c>0}. For the values $p \in (10/3, 6)$ considered, the functional $F$ is unbounded from below on $S(c)$ and the existence of critical points is obtained by a mountain pass argument developed on $S(c)$. We show that critical points exist provided that $c>0$ is sufficiently small and that when $c>0$ is not small a non-existence result is expected. Concerning the dynamics we show for initial condition $u_0\in H^1(\R^3)$ of the associated Cauchy problem with $|u_0|_{2}^2=c$ that the mountain pass energy level $\gamma(c)$ gives a threshold for global existence. Also the strong instability of standing waves at the mountain pass energy level is proved. Finally we draw a comparison between the Schr\"odinger-Poisson-Slater equation and the classical nonlinear Schr\"odinger equation.Comment: 41 page

Existence, non existence et multiplicité d'ondes stationnaires normalisées pour quelques équations non linéaires elliptiquesExistence, non-existence and multiplicity of normalized standing waves for some nonlinear elliptic equations

Dans cette thèse, nous étudions l’existence, non existence et multiplicité des ondes stationnairesavec les normes prescrites pour deux types d’équations aux dérivées partiellesnon linéaires elliptiques découlant de différents modèles physiques. La stabilité orbitale desondes stationnaires est également étudiée dans certains cas. Les principales méthodes denos preuves sont des arguments variationnels. Les solutions sont obtenues comme pointscritiques de fonctionnelle associée sur une contrainte.La thèse se compose de sept chapitres. Le Chapitre 1 est l’introduction de la thèse. Dansles Chapitres 2 à 4, nous étudions une classe d’équations de Schrödinger-Poisson-Slaternon linéaires. Nous établissons dans le Chapitre 2 des résultats optimaux non existencede solutions d’énergie minimale ayant une norme L2 prescrite. Dans le Chapitre 3, nousmontrons un résultat d’existence de solutions L2 normalisées, dans une cas où la fonctionnelleassociée n’est pas bornée inférieurement sur la contrainte. Nos solutions sonttrouvées comme des points de selle de la fonctionnelle, mais ils correspondent à des solutionsd’énergée minimale. Nous montrons également que les ondes stationnaires associéessont orbitalement instables. Ici, puisque nos points critiques présumés ne sont pas desminimiseurs globaux, il n’est pas possible d’utiliser de façon systématique les méthodesde compacité par concentration développées par P. L. Lions. Ensuite, dans le Chapitre4, nous montrons que sous les hypothèses du Chapitre 3, il existe une infinité de solutionsayant une norme L2 prescrite. Dans les deux chapitres suivants, nous étudions uneclasse d’équations de Schrödinger quasi-linéaires. Des résultats optimaux non existence desolutions d’énergie minimale sont donnés dans le Chapitre 5. Dans le Chapitre 6, nousprouvons l’existence de deux solutions positives ayant une norme donnée. L’une d’elles,relativement à la contrainte L2, est de type point selle. L’autre est un minimum, soit localou global. Le fait que la fonctionnelle naturelle associée à cette équation n’est pas biendéfinie nécessite l’utilisation d’une méthode de perturbation pour obtenir ces deux pointscritiques. Enfin, au Chapitre 7, nous mentionnons quelques questions que cette thèse asoulevées.In this thesis, we study the existence, non-existence and multiplicity of standing waves withprescribed norms for two types of nonlinear elliptic partial differential equations arisingfrom various physical models. The orbital stability of the standing waves is also discussedin some cases. The main ingredients of our proofs are variational arguments. The solutionsare found as critical points of an associated functional on a constraint.The thesis consists of seven chapters. Chapter 1 is the Introduction of the thesis.In Chapters 2 to 4, we study a class of nonlinear Schrödinger-Poisson-Slater equations.We establish in Chapter 2 sharp non-existence results of least energy solutions having aprescribed L2-norm. In Chapter 3 we prove an existence result for L2-normalized solutions,in a situation where the associated functional is unbounded from below on the constraint.Our solutions are found as saddle points of the functional but they correspond to leastenergy solutions. We also prove that the associated standing waves are orbitally unstable.Here a key feature is that, since our suspected critical points are not global minimizers, itis not possible to use in a standard way the machinery of compactness by concentrationdeveloped by P. L. Lions. Then, in Chapter 4, we prove that under the assumptions ofChapter 3, there do exist infinitely many solutions having a prescribed L2-norm. In thefollowing two chapters, we investigate a class of quasi-linear Schrödinger equations. Sharpnon-existence results of least energy solutions are given in Chapter 5. In Chapter 6 weprove the existence of two positive solutions having a given norm. One of them, is relativeto the L2-norm constraint, of saddle point type. The other one is a minimum, either localor global. The fact that the natural functional associated with this equation is not welldefined requires the use of a perturbation approach to obtain these two critical points.Finally, in Chapter 7 we mention some questions that this thesis has raised

Multiplicity of normalized solutions for a class of nonlinear Schrödinger–Poisson–Slater equations

International audienc

Existence non existence et multiplicité d'ondes stationnaires normalisées pour quelques équations non linéaires elliptiques

In this thesis, we study the existence, non-existence and multiplicity of standing waves withprescribed norms for two types of nonlinear elliptic partial differential equations arisingfrom various physical models. The orbital stability of the standing waves is also discussedin some cases. The main ingredients of our proofs are variational arguments. The solutionsare found as critical points of an associated functional on a constraint.The thesis consists of seven chapters. Chapter 1 is the Introduction of the thesis.In Chapters 2 to 4, we study a class of nonlinear Schrödinger-Poisson-Slater equations.We establish in Chapter 2 sharp non-existence results of least energy solutions having aprescribed L2-norm. In Chapter 3 we prove an existence result for L2-normalized solutions,in a situation where the associated functional is unbounded from below on the constraint.Our solutions are found as saddle points of the functional but they correspond to leastenergy solutions. We also prove that the associated standing waves are orbitally unstable.Here a key feature is that, since our suspected critical points are not global minimizers, itis not possible to use in a standard way the machinery of compactness by concentrationdeveloped by P. L. Lions. Then, in Chapter 4, we prove that under the assumptions ofChapter 3, there do exist infinitely many solutions having a prescribed L2-norm. In thefollowing two chapters, we investigate a class of quasi-linear Schrödinger equations. Sharpnon-existence results of least energy solutions are given in Chapter 5. In Chapter 6 weprove the existence of two positive solutions having a given norm. One of them, is relativeto the L2-norm constraint, of saddle point type. The other one is a minimum, either localor global. The fact that the natural functional associated with this equation is not welldefined requires the use of a perturbation approach to obtain these two critical points.Finally, in Chapter 7 we mention some questions that this thesis has raised.Dans cette thèse, nous étudions l’existence, non existence et multiplicité des ondes stationnairesavec les normes prescrites pour deux types d’équations aux dérivées partiellesnon linéaires elliptiques découlant de différents modèles physiques. La stabilité orbitale desondes stationnaires est également étudiée dans certains cas. Les principales méthodes denos preuves sont des arguments variationnels. Les solutions sont obtenues comme pointscritiques de fonctionnelle associée sur une contrainte.La thèse se compose de sept chapitres. Le Chapitre 1 est l’introduction de la thèse. Dansles Chapitres 2 à 4, nous étudions une classe d’équations de Schrödinger-Poisson-Slaternon linéaires. Nous établissons dans le Chapitre 2 des résultats optimaux non existencede solutions d’énergie minimale ayant une norme L2 prescrite. Dans le Chapitre 3, nousmontrons un résultat d’existence de solutions L2 normalisées, dans une cas où la fonctionnelleassociée n’est pas bornée inférieurement sur la contrainte. Nos solutions sonttrouvées comme des points de selle de la fonctionnelle, mais ils correspondent à des solutionsd’énergée minimale. Nous montrons également que les ondes stationnaires associéessont orbitalement instables. Ici, puisque nos points critiques présumés ne sont pas desminimiseurs globaux, il n’est pas possible d’utiliser de façon systématique les méthodesde compacité par concentration développées par P. L. Lions. Ensuite, dans le Chapitre4, nous montrons que sous les hypothèses du Chapitre 3, il existe une infinité de solutionsayant une norme L2 prescrite. Dans les deux chapitres suivants, nous étudions uneclasse d’équations de Schrödinger quasi-linéaires. Des résultats optimaux non existence desolutions d’énergie minimale sont donnés dans le Chapitre 5. Dans le Chapitre 6, nousprouvons l’existence de deux solutions positives ayant une norme donnée. L’une d’elles,relativement à la contrainte L2, est de type point selle. L’autre est un minimum, soit localou global. Le fait que la fonctionnelle naturelle associée à cette équation n’est pas biendéfinie nécessite l’utilisation d’une méthode de perturbation pour obtenir ces deux pointscritiques. Enfin, au Chapitre 7, nous mentionnons quelques questions que cette thèse asoulevées

Sharp Existence of Ground States Solutions for a Class of Elliptic Equations with Mixed Local and Nonlocal Operators and General Nonlinearity

In this paper, we study the existence/non-existence of ground states for the following type of elliptic equations with mixed local and nonlocal operators and general nonlinearity: (−▵)su−▵u+λu=f(u),x∈RN, which is driven by the superposition of Brownian and Lévy processes. By considering a constrained variational problem, under suitable assumptions on f, we manage to establish a sharp existence of the ground state solutions to the equation considered. These results improve the ones in the existing reference