Hindawi Publishing Corporation Journal of Applied Mathematics Volume 2013, Article ID 605169, 9 pages http://dx.doi.org/10.1155/2013/605169 Research Article Sequential Derivatives of Nonlinear đ-Difference Equations with Three-Point đ-Integral Boundary Conditions Nittaya Pongarm, Suphawat Asawasamrit, and Jessada Tariboon Department of Mathematics, Faculty of Applied Science, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Bangkok 10800, Thailand Correspondence should be addressed to Jessada Tariboon; jessadat@kmutnb.ac.th Received 31 October 2012; Accepted 24 January 2013 Academic Editor: Hak-Keung Lam Copyright © 2013 Nittaya Pongarm et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. This paper studies sufficient conditions for the existence of solutions to the problem of sequential derivatives of nonlinear qdifference equations with three-point q-integral boundary conditions. Our results are concerned with several quantum numbers of derivatives and integrals. By using Banach’s contraction mapping, Krasnoselskii’s fixed-point theorem, and Leray-Schauder degree theory, some new existence results are obtained. Two examples illustrate our results. 1. Introduction The study of đ-calculus or quantum calculus was initiated by the pioneer works of Jackson [1], Carmichael [2], Mason [3], Adams [4], Trjitzinsky [5], and so forth. Since then, in the last few decades, this subject has evolved into a multidisciplinary research area with many applications; for example, see [6–14]. For some recent works, we refer the reader to [15–21] and references therein. However, the theory of boundary value problems for nonlinear đ-difference equations is still in the beginning stages and it needs to be explored further. In [22], Ahmad investigated the existence of solutions for a nonlinear boundary value problem of third-order đdifference equation: đˇđ3 đ˘ (đĄ) = đ (đĄ, đ˘ (đĄ)) , đ˘ (0) = 0, đˇđ đ˘ (0) = 0, đˇđ2 đ˘ (đĄ) = đ (đĄ, đ˘ (đĄ)) , đ˘ (0) = đđ˘ (đ) , đĄ ∈ [0, đ] , đˇđ đ˘ (0) = đđˇđ đ˘ (đ) . (1) Using Leray-Schauder degree theory and standard fixedpoint theorems, some existence results were obtained. Moreover, he showed that if đ → 1, then his results corresponded to the classical results. Ahmad et al. [23] studied a boundary (2) They proved the existence and uniqueness theorems of the problem (2) using the Leray-Schauder nonlinear alternative and some standard fixed-point theorems. For some very recent results on nonlocal boundary value problems of nonlinear đ-difference equations and inclusions, see [24–26]. In this paper, we discuss the existence of solutions for the following nonlinear đ-difference equation with three-point integral boundary condition: đˇđ (đˇđ + đ) đĽ (đĄ) = đ (đĄ, đĽ (đĄ)) , 0 ≤ đĄ ≤ 1, đ˘ (1) = 0. value problem of a nonlinear second-order đ-difference equation with nonseparated boundary conditions đĽ (0) = 0, đ đĄ ∈ [0, đ] , đ˝ ∫ đĽ (đ ) đđ đ = đĽ (đ) , (3) 0 where 0 < đ, đ, đ < 1, đ ∈ đś([0, đ] × R, R), đ˝ ≠ đ(1 + đ)/đ2 , đ ∈ (0, đ) is a fixed point, and đ is a given constant. The aim of this paper is to prove some existence and uniqueness results for the boundary value problem (3). Our results are based on Banach’s contraction mapping, Krasnoselskii’s fixed-point theorem, and Leray-Schauder degree 2 Journal of Applied Mathematics theory. Since the problem (3) has different values of the quantum numbers of the đ-derivative and the đ-integral, the existence results of such problem are also new. Lemma 1. Let đ(1 + đ) ≠ đ˝đ2 , 0 < đ, đ, đ < 1, and let đ be a constant. Then for any â ∈ đś[0, đ], the boundary value problem 2. Preliminaries đˇđ (đˇđ + đ) đĽ (đĄ) = â (đĄ) , Let us recall some basic concepts of quantum calculus [15]. For 0 < đ < 1, we define the đ-derivative of a real-valued function đ as đˇđ đ (đĄ) = đ (đĄ) − đ (đđĄ) , (1 − đ) đĄ đˇđ đ (0) = lim đˇđ đ (đĄ) . (4) đ đ˝ ∫ đĽ (đ ) đđ đ = đĽ (đ) , đĽ (0) = 0, 0 0 < đ < đ, is equivalent to the integral equation đ ∈ N. (5) đĄ đ đĄ 0 0 0 + The đ-integral of a function đ defined on the interval [0, đ] is given by đ˝ (1 + đ) đĄ đ (1 + đ) − đ˝đ2 đ V đ 0 0 0 × ∫ ∫ (∫ â (đ˘) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V ∞ đ đ=0 ∫ đ (đ ) đđ đ := ∑ (1 − đ) đ (14) đĽ (đĄ) = ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ đˇđđ đ (đĄ) = đˇđ đˇđđ−1 đ (đĄ) , đĄ (13) đĄ→0 The higher-order đ-derivatives are given by đˇđ0 đ (đĄ) = đ (đĄ) , đĄ ∈ [0, đ] , đ (6) × [đĄđ (đĄđđ ) − đđ (đđ đ)] , đĄ ∈ [0, đ] , and for đ = 0, we denote đĄ ∞ 0 đ=0 đźđ đ (đĄ) = ∫ đ (đ ) đđ đ = ∑ đĄ (1 − đ) đđ đ (đĄđđ ) , (7) đ đ đ 0 0 đ đ (1 + đ) đĄ đĽ (đ ) đđ đ ∫ đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 − đ đ (1 + đ) đĄ ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ . đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 Proof. For đĄ ∈ [0, đ], đ-integrating (13) from 0 to đĄ, we obtain provided the series converges. If đ ∈ [0, đ] and đ is defined on the interval [0, đ], then đ + t (đˇđ + đ) đĽ (đĄ) = ∫ â (đ ) đđ đ + đ1 . 0 ∫ đ (đ ) đđ đ = ∫ đ (đ ) đđ đ − ∫ đ (đ ) đđ đ . (15) (16) (8) Equation (16) can be written as Similarly, we have đźđ0 đ (đĄ) = đ (đĄ) , đźđđ đ (đĄ) = đźđ đźđđ−1 đ (đĄ) , đ ∈ N. đĄ đˇđ đĽ (đĄ) = ∫ â (đ ) đđ đ − đđĽ (đĄ) + đ1 . (9) 0 (17) Observe that đˇđ đźđ đ (đĄ) = đ (đĄ) , (10) For đĄ ∈ [0, đ], đ-integrating (17) from 0 to đĄ, we have and if đ is continuous at đĄ = 0, then đźđ đˇđ đ (đĄ) = đ (đĄ) − đ (0) . (11) đĄ đĄ đĄ ∫ đ (đ ) đˇđ đ (đ ) đđ đ = [đ (đ ) đ (đ )]0 − ∫ đˇđ đ (đ ) đ (đđ ) đđ đ . 0 0 (12) In the limit đ → 1, the đ-calculus corresponds to the classical calculus. The above results are also true for quantum numbers đ, đ such that 0 < đ < 1 and 0 < đ < 1. đ 0 0 (18) đĄ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ + đ1 đĄ + đ2 . In đ-calculus, the product rule and integration by parts formula are đˇđ (đâ) (đĄ) = (đˇđ đ (đĄ)) â (đĄ) + đ (đđĄ) đˇđ â (đĄ) , đĄ đĽ (đĄ) = ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ 0 From the first condition of (14), it follows that đ2 = 0. For đĄ ∈ [0, đ], đ-integrating equation (18) from 0 to đĄ, we get đĄ đĄ V đ 0 0 0 0 ∫ đĽ (V) đđ V = ∫ ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ đđ V đĄ2 − đ ∫ ∫ đĽ (đ ) đđ đ đđ V + đ1 . 1+đ 0 0 đĄ V (19) Journal of Applied Mathematics 3 problem. In view of Lemma 1, for đĄ ∈ [0, đ], đĽ ∈ C, we define the operator đ´ : C → C as The second boundary condition (14) implies that đ đ˝ ∫ đĽ (V) đđ V (đ´đĽ) (đĄ) 0 đ V đ 0 0 0 đ V 0 0 − đ˝đ ∫ ∫ đĽ (đ ) đđ đ đđ V + đ1 đ˝đ2 1+đ V đ đ đ đ 0 0 0 đĄ 0 0 0 (20) Therefore, đ V đ đ˝ (1 + đ) đ1 = (∫ â (đ˘) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V ∫ ∫ đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 0 + đ đ (1 + đ) ∫ đĽ (đ ) đđ đ 2 đ (1 + đ) − đ˝đ 0 − đ đ 1+đ ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ . đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 V đ 0 0 0 + đ đ (1 + đ) đĄ ∫ đĽ (đ ) đđ đ 2 đ (1 + đ) − đ˝đ 0 − đ đ (1 + đ) đĄ ∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ . đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 (24) Note that the problem (3) has solutions if and only if the operator equation đ´đĽ = đĽ has fixed points. Our first result is based on Banach’s fixed-point theorem. (đť1 ) |đ(đĄ, đĽ)−đ(đĄ, đŚ)| ≤ đż|đĽ−đŚ|, for all đĄ ∈ [0, đ], đĽ, đŚ ∈ R; Substituting the values of đ1 and đ2 in (18), we obtain (15). This completes the proof. For the forthcoming analysis, let C = đś([0, đ], R) denote the Banach space of all continuous functions from [0, đ] to R endowed with the norm defined by âđĽâ = sup{|đĽ(đĄ)|, đĄ ∈ [0, đ]}. In the following, for the sake of convenience, we set 1 1+đ (đť2 ) Λ := (Φ + đżΩ) < 1, where đż is a Lipschitz constant, Ω and Φ are defined by (22) and (23), respectively. Then, the boundary value problem (3) has a unique solution. Proof. Assume that supđĄ∈[0,đ] |đ(đĄ, 0)| = đ0 ; we choose a constant đ ≥ đ0 Ω . 1−Λ (22) óľ¨óľ¨ đĄ đ đĄ óľ¨ = sup óľ¨óľ¨óľ¨∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ 0 đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ 0 0 + (23) 3. Main Results Now, we are in the position to establish the main results. We transform the boundary value problem (3) into a fixed-point (25) Now, we will show that đ´đľđ ⊂ đľđ , where đľđ = {đĽ ∈ C : âđĽâ ≤ đ }. For any đĽ ∈ đľđ , we have â(đ´đĽ)â đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨) , óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đđ2 |đ| đ2 (1 + đ) Φ = |đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ + óľ¨ óľ¨ óľ¨. óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ Theorem 2. Assume that đ : [0, đ] × R → R is a jointly continuous function satisfying the conditions (21) óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đđ (1 + đ) × (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) đ˝ (1 + đ) đĄ đ (1 + đ) − đ˝đ2 × ∫ ∫ (∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V = ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ + đ1 đ. Ω= đ + đ˝đ2 = đ˝ ∫ ∫ (∫ â (đ˘) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V + đ1 1+đ 0 0 0 đ đĄ = ∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ = đ˝ ∫ ∫ ∫ â (đ˘) đđ đ˘đđ đ đđ V đ˝ (1 + đ) đĄ đ (1 + đ) − đ˝đ2 đ V đ 0 0 0 × ∫ ∫ (∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V + đ đ (1 + đ) đĄ đĽ (đ ) đđ đ ∫ đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 − óľ¨óľ¨ đ đ (1 + đ) đĄ óľ¨óľ¨ đ đĽ đ đ˘đ đ ∫ ∫ (đ˘, (đ˘)) đ đ óľ¨óľ¨óľ¨ đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 óľ¨óľ¨ 4 Journal of Applied Mathematics đĄ đ |đ| âđĽâ (1 + đ) đĄ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ ∫ đđ đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ ≤ sup {∫ ∫ (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) đđ đ˘đđ đ 0 0 đĄ∈[0,đ] đĄ đ đ (1 + đ) đĄ (đż + đ + óľ¨óľ¨ ) ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ } âđĽâ óľ¨ 0 óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 0 + |đ| ∫ |đĽ (đ )| đđ đ 0 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đ óľ¨óľ¨ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ V = sup {(đż âđĽâ + đ0 ) đĄ∈[0,đ] đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ × (∫ ∫ ∫ (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) 0 0 0 × đđ đ˘đđ đ đđ V đ V 0 0 × ((đż âđĽâ+đ0 ) + |đ| ∫ ∫ |đĽ (đ )| đđ đ đđ V) (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ đ óľ¨ óľ¨ × ∫ ∫ (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨ 0 0 đ2 (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ (đż + đ ) } âđĽâ óľ¨ 0 1+đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đ2 đĄ |đ| đ (1 + đ) đĄ + ) = sup {âđĽâ (|đ| đĄ+ óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨ đ + đ)−đ˝đ (1 óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ đĄ∈[0,đ] óľ¨ óľ¨ óľ¨ + óľ¨ óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) đđ đ˘đđ đ } đĄ óľ¨ óľ¨ ≤ sup {∫ ∫ (đż |đĽ (đ˘)| + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) đđ đ˘đđ đ 0 0 đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + |đ| ∫ |đĽ (đ )| đđ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 đ V đ 0 0 0 óľ¨ óľ¨ × (∫ ∫ ∫ (đż |đĽ (đ˘)| + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) đđ đ˘đđ đ đđ V đ V 0 0 + |đ| ∫ ∫ |đĽ (đ )| đđ đ đđ V) đ |đ| (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ ∫ |đĽ (đ )| đđ đ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ đ 0 0 đ 0 0 ≤ sup {(đż âđĽâ + đ0 ) ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ đĄ∈[0,đ] đ2 (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ )} óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đđ2 |đ| đ2 (1 + đ) ≤ đ (|đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨) 2 óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ + (đżđ + đ0 ) 1+đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đđ (1 + đ) × (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ đ + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) (1 óľ¨óľ¨ đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨) óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ × ∫ ∫ (đż |đĽ (đ˘)| + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, 0)óľ¨óľ¨óľ¨) đđ đ˘đđ đ } đĄ (đż âđĽâ + đ0 ) 1+đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ (1 + đ) đ3 đĄ × (đĄ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) đ đĄ đ2 (1−đ) đ3 +|đ| ) âđĽâ 1+đ (1 + đ) (1 − đ3 ) |đ| âđĽâ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ |đ| (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ ∫ |đĽ (đ )| đđ đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 đĄ2 + |đ| âđĽâ đĄ 1+đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đĄ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + |đ| âđĽâ ∫ đđ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đ óľ¨óľ¨ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 đ V đ 0 0 0 × ((đż âđĽâ + đ0 ) ∫ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ đđ V đ V 0 0 + |đ| âđĽâ ∫ ∫ đđ đ đđ V) = đ Φ + (đżđ + đ) Ω ≤ đ . (26) Next, we will show that đ´ is a contraction. For any đĽ, đŚ ∈ C and for each đĄ ∈ [0, đ], we have óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đ´đĽ) − (đ´đŚ)óľŠóľŠóľŠ óľ¨ óľ¨ = sup óľ¨óľ¨óľ¨(đ´đĽ) (đĄ) − (đ´đŚ) (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ đĄ đ óľ¨ = sup óľ¨óľ¨óľ¨∫ ∫ (đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, đŚ (đ˘))) đđ đ˘đđ đ đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ 0 0 Journal of Applied Mathematics 5 đĄ − đ ∫ (đĽ (đ ) − đŚ (đ )) đđ đ 0 + đ˝ (1 + đ) đĄ đ (1 + đ) − đ˝đ2 đ V đ 0 0 0 × ∫ ∫ (∫ (đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, đŚ (đ˘))) đđ đ˘ −đ (đĽ (đ ) − đŚ (đ ))) đđ đ đđ V + đ đ (1 + đ) đĄ ∫ (đĽ (đ ) − đŚ (đ )) đđ đ 2 đ (1 + đ) − đ˝đ 0 (1 + đ) đĄ − óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đ đ óľ¨ × ∫ ∫ (đ (đ˘, đĽ (đ˘)) − đ (đ˘, đŚ (đ˘))) đđ đ˘đđ đ óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 0 0 đĄ đ óľŠ óľŠ ≤ sup {đż óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ 0 0 đĄ∈[0,đ] đĄ 2 (1 + đ) đĄ óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ đĽ − đŚ đż + óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠ óľ¨ óľŠ 1 + đ} óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľŠ óľ¨óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨óľ¨ |đ| đđ2 óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ (|đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ |đ| đ2 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨) óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 đż óľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đ đ (1 + đ) + óľŠ (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ 1+đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨) óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠ = (Φ + đżΩ) óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ óľŠ óľŠ ≤ Λ óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ . (27) Since Λ < 1, đ´ is a contraction. Thus, the conclusion of the theorem follows by Banach’s contraction mapping principle. This completes the proof. óľŠ óľŠ + |đ| óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ∫ đđ đ Our second result is based on the following Krasnoselskii’s fixed-point theorem [27]. óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ Theorem 3. Let đž be a bounded closed convex and nonempty subset of a Banach space đ. Let đ´, đľ be operators such that 0 đ V 0 0 đ óľŠ óľŠ × (đż óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ đđ V 0 đ V 0 0 óľŠ óľŠ + |đ| óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ đđ V) + |đ| (1 + đ) đĄ óľŠóľŠ óľŠ óľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľŠ đ (1 + đ) đĄ × ∫ đđ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 đ đ 0 0 óľŠ óľŠ ×đż óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ } 2 óľŠ đĄ óľŠ óľŠ óľŠ = sup {đż óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ + |đ| óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ đĄ 1 + đ đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 − đ) đ3 óľŠ óľŠ × (đż óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ (1 + đ) (1 − đ3 ) 2 óľŠ đ óľŠ + |đ| óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ ) 1+đ (1 + đ) đĄ óľŠ óľŠ + |đ| óľŠóľŠóľŠđĽ − đŚóľŠóľŠóľŠ óľ¨óľ¨ óľ¨đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (i) đ´đĽ + đľđŚ ∈ đž whenever đĽ, đŚ ∈ đž; (ii) đ´ is compact and continuous; (iii) đľ is a contraction mapping. Then, there exists đ§ ∈ đž such that đ§ = đ´đ§ + đľđ§. Theorem 4. Assume that (đť1 ) and (đť2 ) hold with (đť3 ) |đ(đĄ, đĽ)| ≤ đ(đĄ), for all (đĄ, đĽ) ∈ [0, đ] × R, with đ ∈ đż1 ([0, đ], R+ ). If óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ |đ| đđ2 |đ| đ2 (1 + đ) óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨ 2 óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đ đ (1 + đ) 1 ( óľ¨óľ¨ 1 + đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) (28) đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨ ) < 1, óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ then the boundary value problem (3) has at least one solution on [0, đ]. Proof. Setting maxđĄ∈[0,đ] |đ(đĄ)| = ||đ|| and choosing a constant óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠđóľŠ Ω đ ≥ óľŠ óľŠ , 1−Φ (29) where Ω and Φ are given by (22) and (23), respectively, we consider that đľđ = {đĽ ∈ C : ||đĽ|| ≤ đ }. 6 Journal of Applied Mathematics In view of Lemma 1, we define the operators đš1 and đš2 on the set đľđ as đĄ đ đĄ 0 0 0 (đš1 đĽ) (đĄ) = ∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ , (đš2 đĽ) (đĄ) = đ˝ (1 + đ) đĄ đ (1 + đ) − đ˝đ2 đ V đ 0 0 0 × ∫ ∫ (∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘ − đđĽ (đ )) đđ đ đđ V + − đ đ (1 + đ) đĄ đĽ (đ ) đđ đ ∫ đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 đ đ (1 + đ) đĄ ∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ , đ (1 + đ) − đ˝đ2 0 0 (30) óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đš1 đĽ) + (đš2 đŚ)óľŠóľŠóľŠ đ đĄ 0 0 0 óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ + |đ| âđĽâ ∫ đđ đ V đ đ đ |đ| (1 + đ) đĄ óľŠóľŠ óľŠóľŠ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľŠđŚóľŠ ∫ đđ đ đ óľ¨óľ¨ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠ 0 0 0 We define a ball đľđ ⊂ C, with a constant radius đ > 0, given by đĄ∈[0,đ] óľ¨óľ¨ đĄ2 óľ¨ +đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 0 (34) Then, it is sufficient to show that đ´ : đľđ → C satisfies đĽ ≠ đđ´đĽ, (31) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đš1 đĽ (đĄ1 ) − đš2 đĽ (đĄ2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đĄ1 đ đĄ1 óľ¨óľ¨ ≤ sup óľ¨óľ¨∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ 0 0 (đĄ,đĽ)∈[0,đ]×đľđ óľ¨óľ¨ 0 − ∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ (33) đľđ = {đĽ ∈ C : max |đĽ (đĄ)| < đ } . Therefore, (đš1 đĽ) + (đš2 y) ∈ đľđ . The condition (28) implies that đš2 is a contraction mapping. Next, we will show that đš1 is compact and continuous. Continuity of đ coupled with the assumption (đť3 ) implies that the operator đš1 is continuous and uniformly bounded on đľđ . We define sup(đĄ,đĽ)∈[0,đ]×đľđ |đ(đĄ, đĽ)| = đmax < ∞. For đĄ1 , đĄ2 ∈ [0, đ] with đĄ2 < đĄ1 and đĽ ∈ đľđ , we have đ đĽ = đ´đĽ. đ (1 + đ) đĄ óľŠ óľŠ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľŠóľŠđóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ , óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠ 0 0 óľŠ óľŠ ≤ đ Φ + óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ Ω ≤ đ . đĄ2 As the third result, we prove the existence of solutions of (3) by using Leray-Schauder degree theory. V óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ × (óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ đđ V + |đ| óľŠóľŠóľŠđŚóľŠóľŠóľŠ ∫ ∫ đđ đ đđ V) 0 0 0 0 0 đ Actually, as đĄ1 − đĄ2 → 0, the right-hand side of the above inequality tends to zero. So đš1 is relatively compact on đľđ . Hence, by the ArzelaĚ-Ascoli theorem, đš1 is compact on đľđ . Therefore, all the assumptions of Theorem 5 are satisfied and the conclusion of Theorem 5 implies that the three-point integral boundary value problem (3) has at least one solution on [0, đ]. This completes the proof. Proof. Let us define an operator đ´ : C → C as in (24). We will prove that there exists at least one solution đĽ ∈ C of the fixed-point equation óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ sup Theorem 5. Let đ : [0, đ] × R → R. Assume that there exist constants 0 ≤ đ < (1−Φ)Ω−1 , where Ω and Φ are given by (22) and (23), respectively, and đ > 0 such that |đ(đĄ, đĽ)| ≤ đ |đĽ|+đ for all đĄ ∈ [0, đ], đĽ ∈ C. Then, the boundary value problem (3) has at least one solution. for đĽ, đŚ ∈ đľđ . By computing directly, we have đĄ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đĄ1 đ đĄ1 óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨∫ ∫ đ (đ˘, đĽ (đ˘)) đđ đ˘đđ đ − đ ∫ đĽ (đ ) đđ đ óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đĄ2 (đĄ,đĽ)∈[0,đ]×đľđ óľ¨óľ¨ đĄ2 0 óľ¨ óľ¨óľ¨ 2 2 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đĄ1 − đĄ2 óľ¨óľ¨ óľ¨ + |đ| (đĄ − đĄ ) đ . ≤ đmax óľ¨ 1 2 1+đ (32) = ∀đĽ ∈ đđľđ , ∀đ ∈ [0, 1] . (35) Now, we set đť (đ, đĽ) = đđ´đĽ, đĽ ∈ C, đ ∈ [0, 1] . (36) Then, by the ArzelaĚ-Ascoli theorem, we get that âđ (đĽ) = đĽ − đť(đ, đĽ) = đĽ − đđ´đĽ is completely continuous. If (35) holds, then the following Leray-Schauder degrees are well defined. From the homotopy invariance of topological degree, it follows that deg (âđ , đľđ , 0) = deg (đź − đđ´, đľđ , 0) = deg (â, đľđ , 0) (37) = deg (â0 , đľđ , 0) = deg (đź, đľđ , 0) = 1 ≠ 0, 0 ∈ đľđ , where đź denotes the unit operator. By the nonzero property of Leray-Schauder degree, â1 (đĽ) = đĽ − đ´đĽ = 0 for at least one Journal of Applied Mathematics 7 đĽ ∈ đľđ . Let us assume that đĽ = đđ´đĽ for some đ ∈ [0, 1]. Then, for all đĄ ∈ [0, đ], we obtain óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đđ2 |đ| đ2 (1 + đ) = |đĽ| (|đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨) 2 óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ |đĽ (đĄ)| = |đ (đ´đĽ) (đĄ)| đĄ + đ óľ¨ óľ¨ ≤ ∫ ∫ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘))óľ¨óľ¨óľ¨ đđ đ˘đđ đ 0 0 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 (đ |đĽ| + đ) óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đđ (1 + đ) (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ 1+đ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨) óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đĄ + |đ| ∫ |đĽ (đ )| đđ đ 0 = |đĽ| Φ + (đ |đĽ| + đ) Ω. óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ V (38) đ óľ¨ óľ¨ × ∫ ∫ (∫ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘))óľ¨óľ¨óľ¨ đđ đ˘ + |đđĽ (đ )|) đđ đ đđ V 0 0 0 Taking norm supđĄ∈[0,đ] |đĽ(đĄ)| = âđĽâ and solving for âđĽâ, this yields |đ| (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ đ óľ¨óľ¨ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ âđĽâ ≤ (39) Let đ = đΩ/(1−(Φ+đ Ω))+1, then (35) holds. This completes the proof. đ (1 + đ) đĄ × ∫ |đĽ (đ )| đđ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 0 đ đΩ . 1 − (Φ + đ Ω) đ óľ¨ óľ¨ × ∫ ∫ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đ˘, đĽ (đ˘))óľ¨óľ¨óľ¨ đđ đ˘đđ đ 0 0 4. Examples đĄ đ đĄ 0 0 0 ≤ (đ |đĽ| + đ) ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ + |đ| |đĽ| ∫ đđ đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ Example 6. Consider the following nonlinear đ-difference equation with boundary value problem: đ V đ 0 0 0 × ((đ |đĽ| + đ) ∫ ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ đđ V đ V 0 0 + |đ| |đĽ| ∫ ∫ đđ đ đđ V) |đ| |đĽ| (1 + đ) đĄ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ (1 + đ) đĄ × ∫ đđ đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ (đ |đĽ| + đ) đ + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 óľ¨ 0 óľ¨ đ đ 0 0 × ∫ ∫ đđ đ˘đđ đ ≤ (đ |đĽ| + đ) 2 1 |đĽ| ⋅ , đˇ1/2 (đˇ1/3 − ) đĽ (đĄ) = 7 (đĄ + 2)2 |đĽ| + 1 đĽ (0) = 0, óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ (1 + đ) đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ đ2 (1 − đ) đ3 + ) |đ| |đĽ| 1+đ (1 + đ) (1 − đ3 ) |đ| |đĽ| (1 + đ) đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ) đ3 + (đ |đĽ| + đ) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ) đĽ (1) + đĄ ∈ [0, 1] , 2 3/4 ∫ đĽ (đ ) đ1/4 đ = 0. 3 0 (40) Set đ = 1/2, đ = 1/3, đ = 1/4, đ = 1, đ = −2/7, đ = 3/4, đ˝ = −2/3, and đ(đĄ, đĽ) = (1/(đĄ + 2)2 )(âđĽâ/(1 + âđĽâ)). Since |đ(đĄ, đĽ) − đ(đĄ, đŚ)| ≤ (1/4)âđĽ − đŚâ, then, (đť1 ) and (đť2 ) are satisfied with đ(1 + đ) − đ˝đ2 = 13/8 ≠ 0, Ω= đ2 + |đ| |đĽ| đ 1+đ × ((đ |đĽ| + đ) In this section, we give two examples to illustrate our results. óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đđ (1 + đ) 1 (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ 1+đ đ + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) (1 óľ¨óľ¨ 132 đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨ ) = 91 , óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đđ2 Φ = |đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (41) 4 |đ| đ2 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨= , óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 7 đż = 1/4. Hence, Λ =: Φ + đżΩ = 85/91 < 1. Therefore, by Theorem 2, the boundary value problem (40) has a unique solution on [0, 1]. 8 Journal of Applied Mathematics Example 7. Consider the following nonlinear đ-difference equation with boundary value problem: 1 sin (5đđĽ) |đĽ| , đˇ2/3 (đˇ4/5 + ) đĽ (đĄ) = + 9 25đ |đĽ| + 1 đĽ (0) = 0, 3 đĄ ∈ [0, ] , 2 1 3 1 đĽ ( ) = ∫ đĽ (đ ) đ1/2 đ . 2 4 0 (42) Set đ = 2/3, đ = 4/5, đ = 1/2, đ = 3/2, đ = 1/9, đ = 1, and đ˝ = 1/4. Here, |đ(đĄ, đĽ)| = | sin(5đđĽ)/25đ+|đĽ|/(1+|đĽ|)| ≤ (|đĽ|/5) + 1. So, đ = 1, đ(1 + đ) − đ˝đ2 = 2 ≠ 0, and Ω= 1 1+đ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨đ˝óľ¨ |đ| đđ2 Φ = |đ| đ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ [9] R. Floreanini and L. Vinet, “Automorphisms of the q-oscillator algebra and basic orthogonal polynomials,” Physics Letters A, vol. 180, no. 6, pp. 393–401, 1993. [10] R. Floreanini and L. Vinet, “Symmetries of the q-difference heat equation,” Letters in Mathematical Physics, vol. 32, no. 1, pp. 37– 44, 1994. [11] R. Floreanini and L. Vinet, “q-gamma and q-beta functions in quantum algebra representation theory,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 68, no. 1-2, pp. 57–68, 1996. [13] G. Gasper and M. Rahman, Basic Hypergeometric Series, vol. 35 of Encyclopedia of Mathematics and Its Applications, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1990. (43) 3 |đ| đ2 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨= , óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ 8 đ = [8] R. J. Finkelstein, “q-deformation of the Lorentz group,” Journal of Mathematical Physics, vol. 37, no. 2, pp. 953–964, 1996. [12] P. G. O. Freund and A. V. Zabrodin, “The spectral problem for the q-Knizhnik-Zamolodchikov equation and continuous qJacobi polynomials,” Communications in Mathematical Physics, vol. 173, no. 1, pp. 17–42, 1995. óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 3 óľ¨óľ¨đ˝óľ¨óľ¨ đđ (1 + đ) × (đ2 + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ (1 + đ + đ2 ) 615 đ3 (1 + đ) + óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ ) = 224 , 2 óľ¨óľ¨đ (1 + đ) − đ˝đ óľ¨óľ¨ [7] R. J. Finkelstein, “q-field theory,” Letters in Mathematical Physics, vol. 34, no. 2, pp. 169–176, 1995. 28 1 < (1 − Φ) Ω−1 = . 5 123 Hence, by Theorem 5, the boundary value problem (42) has at least one solution on [0, 3/2]. Acknowledgments The authors would like to thank the reviewers for their valuable comments and suggestions on the paper. This research is supported by King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Thailand. References [1] F. H. Jackson, “On q-difference equations,” American Journal of Mathematics, vol. 32, no. 4, pp. 305–314, 1910. [2] R. D. Carmichael, “The general theory of linear q-difference equations,” American Journal of Mathematics, vol. 34, no. 2, pp. 147–168, 1912. [3] T. E. Mason, “On properties of the solutions of linear qdifference equations with entire function coefficients,” American Journal of Mathematics, vol. 37, no. 4, pp. 439–444, 1915. [4] C. R. Adams, “On the linear ordinary q-difference equation,” American Mathematical Series II, vol. 30, pp. 195–205, 1929. [5] W. J. Trjitzinsky, “Analytic theory of linear q-differece equations,” Acta Mathematica, vol. 61, no. 1, pp. 1–38, 1933. [6] T. Ernst, “A new notation for q-calculus and a new q-Taylor formula,” U.U.D.M. Report, Department of Mathematics, Uppsala University, 1999. [14] G.-N. Han and J. Zeng, “On a q-sequence that generalizes the median Genocchi numbers,” Annales des Sciences MatheĚmatiques du QueĚbec, vol. 23, no. 1, pp. 63–72, 1999. [15] V. Kac and P. Cheung, Quantum Calculus, Universitext, Springer, New York, NY, USA, 2002. [16] G. Bangerezako, “Variational q-calculus,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol. 289, no. 2, pp. 650–665, 2004. [17] A. Dobrogowska and A. Odzijewicz, “Second order q-difference equations solvable by factorization method,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 193, no. 1, pp. 319–346, 2006. [18] G. Gasper and M. Rahman, “Some systems of multivariable orthogonal q-Racah polynomials,” The Ramanujan Journal, vol. 13, no. 1–3, pp. 389–405, 2007. [19] M. E. H. Ismail and P. Simeonov, “q-difference operators for orthogonal polynomials,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 233, no. 3, pp. 749–761, 2009. [20] M. Bohner and G. Sh. Guseinov, “The h-Laplace and q-Laplace transforms,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol. 365, no. 1, pp. 75–92, 2010. [21] M. El-Shahed and H. A. Hassan, “Positive solutions of qdifference equation,” Proceedings of the American Mathematical Society, vol. 138, no. 5, pp. 1733–1738, 2010. [22] B. Ahmad, “Boundary-value problems for nonlinear thirdorder q-difference equations,” Electronic Journal of Differential Equations, vol. 94, pp. 1–7, 2011. [23] B. Ahmad, A. Alsaedi, and S. K. Ntouyas, “A study of second-order q-difference equations with boundary conditions,” Advances in Difference Equations, vol. 2012, article 35, 2012. [24] B. Ahmad, S. K. Ntouyas, and I. K. Purnaras, “Existence results for nonlinear q-difference equations with nonlocal boundary conditions,” Communications on Applied Nonlinear Analysis, vol. 19, no. 3, pp. 59–72, 2012. [25] B. Ahmad and J. J. Nieto, “On nonlocal boundary value problems of nonlinear q-difference equations,” Advances in Difference Equations, vol. 2012, article 81, 2012. Journal of Applied Mathematics [26] B. Ahmad and S. K. Ntouyas, “Boundary value problems for qdifference inclusions,” Abstract and Applied Analysis, vol. 2011, Article ID 292860, 15 pages, 2011. [27] M. A. Krasnoselskii, “Two remarks on the method of successive approximations,” Uspekhi Matematicheskikh Nauk, vol. 10, no. 1, pp. 123–127, 1955. 9 Advances in Operations Research Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Advances in Decision Sciences Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Mathematical Problems in Engineering Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Journal of Algebra Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Probability and Statistics Volume 2014 The Scientific World Journal Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 International Journal of Differential Equations Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Volume 2014 Submit your manuscripts at http://www.hindawi.com International Journal of Advances in Combinatorics Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Mathematical Physics Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Journal of Complex Analysis Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences Journal of Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Stochastic Analysis Abstract and Applied Analysis Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com International Journal of Mathematics Volume 2014 Volume 2014 Discrete Dynamics in Nature and Society Volume 2014 Volume 2014 Journal of Journal of Discrete Mathematics Journal of Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Applied Mathematics Journal of Function Spaces Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Optimization Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014