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     Journal of Applied Mathematics and Physics
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    2327-4352
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    2327-4379
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     Scientific Research Publishing
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    10.4236/jamp.2024.1212263
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    jamp-138686
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      Physics 
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    Multiple Periodic Solution for a Class of Damped Vibration System
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       Zhang
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       Yuanhao
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       Wang
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       Guanggang
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       Liu
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     aSchool of Mathematical Sciences, Liaocheng University, Liaocheng, China
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    12
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      November
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    <date date-type="accepted">
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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   </permissions>
   <abstract>
    In this paper, we consider a class of damped vibration systems with super-quadratic potential. We obtain at least two nonzero periodic solutions through the minimization method and Morse theory. Moreover, if the potential is even with respect to the spatial variables, by applying a minimax type theorem, we can obtain a stronger multiplicity result with the number of solutions linked to the Morse index at zero.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Damped Vibration Problems
    </kwd> 
    <kwd>
      Morse Theory
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    <kwd>
      Critical Group
    </kwd> 
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      Morse Index
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    <kwd>
      Minimization Method
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   <title>1. Introduction</title>
   <p>Consider the following system</p>
   <p>
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              p 
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               ( 
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               t 
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               t 
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               ) 
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              M 
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              − 
            </mo> 
            <mi>
              L 
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               ( 
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               t 
             </mi> 
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           <mo>
             ) 
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            z 
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            = 
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            ∇ 
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            G 
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             ( 
           </mo> 
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              t 
            </mi> 
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              , 
            </mo> 
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              z 
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           <mo>
             ) 
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            a 
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          <mo>
            . 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
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              T 
            </mi> 
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             ] 
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             ) 
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          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
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             ( 
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             ) 
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          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
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             T 
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             ) 
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          <mo>
            = 
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          <mn>
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          </mn> 
          <mo>
            , 
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         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        &gt; 
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        0 
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        p 
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         L 
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      </msup> 
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         ( 
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       <mrow> 
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         <mo>
           [ 
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            , 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
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         ) 
       </mo> 
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    </math> and satisfies 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
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        <msubsup> 
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           T 
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         <mi>
           p 
         </mi> 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
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          </mo> 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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         N 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> denotes the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       N 
     </mi> 
    </math> dimensional identity matrix, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> symmetric matrix-</p>
   <p>valued function defined on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>), and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> antisymmetric constant matrix, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ℝ 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. This type of system often appears in nature, such as damped harmonic motion and electric circuits with capacitance.</p>
   <p>Recently, extensive research has been conducted on the system (1.1). If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the system (1.1) reduces to the well-known second order Hamiltonian system, for which numerous results have been established via variational methods (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-11">
     [11]
    </xref>). If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≠ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-12">
     [12]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-13">
     [13]
    </xref>, Wu et al. have constructed a variational framework for (1.1) and derived several existence results through variational methods. If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        ≠ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≠ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-14">
     [14]
    </xref>, Li et al. established a proper variational set for (1.1) and got several existence results for (1.1) with the super-quadratic potential via some critical point theorems. Since then, many authors have studied this general case using variational methods under various growth conditions (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-15">
     [15]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-21">
     [21]
    </xref> and references therein). In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-21">
     [21]
    </xref>, Zhang explored (1.1) with super-quadratic and sub-quadratic potential and got infinitely many periodic solutions. In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-15">
     [15]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-16">
     [16]
    </xref>, Chen studied (1.1) with asymptotically quadratic and super-quadratic potential. By employing a variant of the fountain theorem, he also discovered infinitely many nonzero periodic solutions. In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-17">
     [17]
    </xref>, Chen and Schechter studied a class of damped vibration systems with general nonlinearities at infinity. By using a critical point theorem related to the symmetric mountain pass lemma they obtained infinitely many periodic solutions. In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-18">
     [18]
    </xref>, Jiang et al. studied the damped vibration systems under a new super-quadratic condition. By using a fountain theorem they obtained a sequence of periodic solutions with the corresponding energy tending to infinity.</p>
   <p>In this paper, we investigate the multiplicity of nonzero periodic solutions for (1.1), where the potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> exhibits super-quadratic at infinity. By employing Morse theory alongside a minimization method, we demonstrate the existence of two nonzero periodic solutions. Notably, our approach, which utilizes Morse theory, is infrequently applied in existing literature and does not necessitate symmetry in the nonlinearity. In the previous results, to obtain the multiple nonzero solutions of (1.1), the authors always assumed that the potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> is even with respect to the spatial variable 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math>. However, to obtain the existence of two nonzero periodic solutions of (1.1), we do not need the symmetric assumption on the potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math>. That is because compared to previous methods, the Morse theory can give a more detailed topological information about the critical points of the associated functional. Furthermore, if the nonlinearity 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> is even in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math>, we can achieve a more robust multiplicity result, with the number of solutions being influenced by the Morse index at zero. This advancement distinguishes our findings from previous multiplicity results.</p>
   <p>Now we outline the idea of the proof. Firstly, we demonstrate that the functional associated with (1.1) is bounded below and satisfies the compactness condition. Utilizing the minimization method, we then get a minimizer of this functional. Secondly, we prove that the minimum value of the functional is negative, which guarantees the minimizer obtained is a nonzero periodic solution. Thirdly, arguing by contradiction, we further derive an additional nonzero periodic solution through the application of Morse theory. Finally, when the potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> is even in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math>, we achieve a stronger multiplicity result by employing a minimax-type critical point theorem. This result links the number of solutions to the Morse index at zero. The following assumptions are considered in our analysis:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ℝ 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       T 
     </mi> 
    </math>-periodic in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ο 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> uniformly in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> uniformly in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>According to hypothesis 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, it is evident that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> is a periodic solution of (1.1). Our aim is to find the nonzero periodic solution. We denote by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the Morse index and nullity of the functional associated with (1.1) at zero (see Section 2).</p>
   <p>Theorem 1.1. Under the assumptions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> hold, if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then (1.1) possesses at least two nonzero periodic solutions.</p>
   <p>Theorem 1.2. Under the assumptions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> hold, if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, then (1.1) possesses at least 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> pairs of nonzero periodic solutions.</p>
   <p>Example 1.3. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          sin 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. It is not difficult to see that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> satisfies the conditions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The organization of the remainder is arranged as follows. In Section 2, the variational structure of (1.1) along with some important results are introduced. In Section 3, we provide the proof of results.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Preliminaries</title>
   <p>In this section, we introduce the variational structure of (1.1) along with some preliminary results. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> be the usual Hilbert space with the inner product</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and the corresponding norm</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     z 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mover accent="true"> 
                    <mi>
                      z 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ˙ 
                    </mo> 
                   </mover> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For simplicity, we denote 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>. Let</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>define</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>It is evident that the norms 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are equivalent on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>. In fact, due to 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a continuous 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       T 
     </mi> 
    </math>-period function. Thus there are two constants 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2.1)</p>
   <p>Hence</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Define the functional 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>By 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, it is known that the functional 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and the critical points of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> are the periodic solutions of (1.1) (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-14">
     [14]
    </xref>).</p>
   <p>Define the operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       K 
     </mi> 
    </math> on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               w 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Clearly, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       K 
     </mi> 
    </math> is a self-adjoint compact operator on H (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-14">
     [14]
    </xref>). Then we can rewrite 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> as</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math> is the identity operator. According to the operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> can be decomposed as</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ⊕ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        ⊕ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> are the positive definite, negative definite and null subspaces of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>respectively. Then there exists some constant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2.2)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2.3)</p>
   <p>Clearly, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> are finite dimensional and we denote</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Subsequently, for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> we present 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Now we state some fundamental knowledge about Morse theory which is instrumental in proving our main result, for more details, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-5">
     [5]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-22">
     [22]
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-23">
     [23]
    </xref>. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> be a Hilbert space and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Set 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. We call the functional 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math> satisfies (PS) condition if for any sequence 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Ψ 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is bounded and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext> 
       <msup>
         Ψ 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, there exists a convergent subsequence. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be a topological pair and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be the singular homology group of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> over a field 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ℱ 
     </mi> 
    </math>. Suppose 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is isolated and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Define the critical groups of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math> at 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> as</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Ψ 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           Ψ 
         </mtext> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mtext>
           Ψ 
         </mtext> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          \ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mtext>
          Ψ 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       U 
     </mi> 
    </math> is a closed neighborhood of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math>. For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, the Morse index of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math> at 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> represents the dimension of the negative subspace of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> according to the spectrum of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext> 
       <msup>
         Ψ 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is called non-degenerate if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext> 
       <msup>
         Ψ 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is invertible.</p>
   <p>Remark 2.1. If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> is an isolated minimum point of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then by the definition we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Ψ 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-5">
     [5]
    </xref>.</p>
   <p>The following results are from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-23">
     [23]
    </xref>.</p>
   <p>Proposition 2.2. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> be a Hilbert space and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is non-degenerate and has Morse index 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math>, then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Ψ 
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Proposition 2.3. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> be a Hilbert space and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> satisfies the (PS) condition over 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math>. Suppose 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∩ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         Ψ 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are regular values of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math>. Then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            Ψ 
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           Ψ 
         </mtext> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mtext>
           Ψ 
         </mtext> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a polynomial with nonnegative coefficients.</p>
   <p>To prove Theorem 1.2, we introduce a theorem from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-23">
     [23]
    </xref> (see also <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-24">
     [24]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-25">
     [25]
    </xref>). For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Proposition 2.4. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> be a Hilbert space and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an even functional and satisfies the (PS) condition with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         0 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Suppose that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        ⊕ 
      </mo> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math> is a subspace of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. If there exist 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        inf 
      </mi> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        sup 
      </mi> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2.4)</p>
   <p>then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ψ 
     </mtext> 
    </math> possesses at least 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> pairs of nontrivial critical points.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Proof of the Main Result</title>
   <p>In order to prove our main results, we first prove some lemmas.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Lemma 3.1. Under the assumptions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> is bounded below on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Proof. By 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> we know for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, there is a positive constant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (3.1)</p>
   <p>Choose</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (3.2)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the norm of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       M 
     </mi> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> norm of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Then by (3.1), (3.2) and the mean value inequality, for each 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
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             ∫ 
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           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
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         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
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             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
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         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
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           </mn> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
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                ˙ 
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             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
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           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ‖ 
               </mo> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mo>
                 ‖ 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
            <msub> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ‖ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  L 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ‖ 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <mi>
                 ∞ 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˙ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (3.3)</p>
   <p>Consequently, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is bounded below on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Lemma 3.2. Under the assumptions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> satisfies the (PS) condition.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Proof. Suppose 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is a sequence with the property 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for some constant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Since 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then by (3.3) we see that the sequence 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is bounded in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> Therefore there exists a 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> satisfying up to a subsequence 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ⇀ 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> uniformly in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Since 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then we can conclude that</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. (3.4)</p>
   <p>Note that by (2.3),</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              K 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
            </msubsup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (3.5)</p>
   <p>Recall that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> uniformly in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. (3.6)</p>
   <p>Then by (3.4)-(3.6), we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Since both 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> are finite dimensional, we also have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Then we know 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and the (PS) condition is proved.</p>
   <p>Lemma 3.3. Under the assumptions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> then there exist 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          sup 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Proof. By 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> there is a positive 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math> such that for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math> satisfying 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.7)</p>
   <p>By (3.7) and the Sobolev inequality 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              K 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (3.8)</p>
   <p>Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. By (3.8), for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Hence</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          sup 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Proof of theorem 1.1. From Lemma 3.1, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> is bounded below on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>, then there is a sequence 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>According to Lemma 3.2, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> satisfies the (PS) condition, then up to a subsequence we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for some 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Now we show that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. In fact, by Lemma 3.3,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          sup 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Note that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we conclude that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is a nonzero periodic solution of (1.1).</p>
   <p>Now we demonstrate that the problem (1.1) has another nonzero periodic solution. We use an indirect argument. If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the only nonzero periodic solutions of (1.1), then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> has exactly two critical points 0 and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Choose 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       b 
     </mi> 
    </math> are two regular values of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math>. By Proposition 2.3, we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3.9)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a polynomial with nonnegative coefficients. Since 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the minimizer of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math>, then by Remark 2.1 we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.10)</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ≥ 
          </mo> 
          <mn>
            1. 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (3.11)</p>
   <p>Recall that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. By 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> we see that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are the Morse index and nullity of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> at zero. Since 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, by Proposition 2.2 we obtain</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.12)</p>
   <p>Thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ≠ 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
          </msubsup> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (3.13)</p>
   <p>Note that there is no critical point on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, then by the deformation theorem we see that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a deformation retract of the whole space 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       H 
     </mi> 
    </math>. Then by the property of the singular homology, we have</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.14)</p>
   <p>Recall that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. From (3.14) we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.15)</p>
   <p>Thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext> 
          </mtext> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ≥ 
          </mo> 
          <mn>
            1. 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (3.16)</p>
   <p>Then by (3.9), (3.11), (3.13) and (3.16), we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3.17)</p>
   <p>Take 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> in (3.17), then we obtain 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, which is a contradiction. Hence, (1.1) has at least two nonzero periodic solutions.</p>
   <p>Proof of theorem 1.2. Recall that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> from 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Given 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, we observe that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> is an even functional. From Lemma 3.2, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> satisfies the (PS) condition. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        dim 
      </mi> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. By Lemma 3.1, we see that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        inf 
      </mi> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>From Lemma 3.3, there exist positive constants 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       η 
     </mi> 
    </math> satisfying</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        sup 
      </mi> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ∩ 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Hence, using Proposition 2.4, (1.1) possesses at least 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> pairs of nonzero periodic solutions.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Conclusion</title>
   <p>In this paper, the existence of multiple nonzero periodic solutions of the damped vibration system has been considered. We first prove that the associated functional satisfies the (PS) condition and is bounded from below. Then, by using the minimization method, we obtain a minimizer which is a nonzero periodic solution of the system. Based on the topological feature of the minimizer, we obtain another nonzero periodic solution by using the Morse theory. Note that this result does not require the potential to be symmetric with respect to the spatial variable. Our result generalizes some known results in literature. Furthermore, when the potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> is even in the spatial variable, by using a multiple critical point theorem, we have established a stronger multiplicity result with the number of periodic solutions related to the Morse index at zero.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Acknowledgements</title>
   <p>The authors would like to thank the reviewer for the valuable comments, which have helped to improve the quality of this paper.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>Funding</title>
   <p>This research was supported by National Natural Science Foundation of China (11901270) and Shandong Provincial Natural Science Foundation (ZR2019BA019).</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.138686-"></xref>Authors’ Contributions</title>
   <p>Zihan Zhang: Conception and design of study, writing original draft, writing review and editing.</p>
   <p>Yuanhao Wang: Writing review and editing.</p>
   <p>Guanggang Liu: Conception and design of study, writing review and editing.</p>
   <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
  </sec>
 </body><back>
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