<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v3.0 20080202//EN" "http://dtd.nlm.nih.gov/publishing/3.0/journalpublishing3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="3.0" xml:lang="en" article-type="research article">
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    jamp
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2327-4352
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2327-4379
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.136120
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jamp-143704
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    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    On Eigenvalue and Maximum Principle Type Problems Involving the p-Laplacian with Nonlinear Boundary Conditions
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Pascaline
      </surname>
      <given-names>
       Nshimirimana
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Vianney
      </surname>
      <given-names>
       Mbazumutima
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Janvier Pesser
      </surname>
      <given-names>
       Ntahomvukiye
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aEcole Normale Supérieure (ENS), Bujumbura, Burundi
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff2">
    <addr-line>
     aUniversité du Burundi, Bujumbura, Burundi
    </addr-line> 
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   <pub-date pub-type="epub">
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     12
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     06
    </month>
    <year>
     2025
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    13
   </volume> 
   <issue>
    06
   </issue>
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    2137
   </fpage>
   <lpage>
    2148
   </lpage>
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     <day>
      17,
     </day>
     <month>
      April
     </month>
     <year>
      2025
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      27,
     </day>
     <month>
      April
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      27,
     </day>
     <month>
      June
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date>
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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/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    In this present work, we consider an eigenvalue-type problem involving the p-Laplacian operator under nonlinear boundary conditions, in case 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
       g
      </mi>
      <mo>
       ≡
      </mo>
      <mn>
       0
      </mn>
     </mrow> 
    </math> , and we prove the existence of an isolated eigenvalue plus a continuous family of eigenvalues. We also study the maximum principle-type for 
    <img src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId17.svg?20250717121022"> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
        g
       </mi>
       <mo>
        ≥
       </mo>
       <mn>
        0
       </mn>
      </mrow> 
     </math> , 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
        g
       </mi>
       <menclose notation="updiagonalstrike"> 
        <mo>
         ≡
        </mo> 
       </menclose> 
       <mn>
        0
       </mn>
      </mrow> 
     </math> .</img>
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Weak Solution
    </kwd> 
    <kwd>
      Eigenvalue Problem
    </kwd> 
    <kwd>
      Maximum Principle
    </kwd> 
    <kwd>
      p-Laplacian Operator
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonlinear Boundary Conditions
    </kwd> 
    <kwd>
      Existence of Solutions
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>We consider, for a bounded domain 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> with smooth boundary, the following problem</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>where 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mtext>
          
    Δ
   
         </mtext> 
   
         <mi>
          
    p
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mi>
         
   u
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   :
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   d
  
        </mi>
  
        <mi>
         
   i
  
        </mi>
  
        <mi>
         
   v
  
        </mi>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <msup> 
     
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∇ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
    
          </msup> 
    
          <mo>
           
     ∇
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     u
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> is the p-laplacian operator, 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   &lt;
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   p
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   &lt;
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   ∞
  
        </mi>
 
       </mrow>

      </math>, 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     u
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     ν
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
 
       </mrow>

      </math> represents an exterior normal derivative of 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  u
 
       </mi>

      </math> and 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  f
 
       </mi>

      </math> and 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  g
 
       </mi>

      </math> are given functions satisfying some conditions which will be specified later on. In this paper, we focus on the existence of a set of eigenvalues of the problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId41.svg?20250717121022">, i.e. in the case 
 
       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
   
         <mi>
          
    g
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    ≡
   
         </mo>
   
         <mn>
          
    0
   
         </mn>
  
        </mrow>
 
       </math> given by </img><img width="279.5138888888889" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId45.svg?20250717121022" />and existence of positive solution (maximum principle) of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId47.svg?20250717121022">.</img>Obviously, the problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId49.svg?20250717121022"> is not a typical eigenvalue problem since it does not have a homogenous structure. The usually eigenvalue problem is obtained if </img>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   f
  
        </mi>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     x
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     t
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mrow> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             | 
           </mo> 
     
           <mi>
             t 
           </mi> 
     
           <mo>
             | 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mn>
           
     2
    
          </mn>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mi>
         
   t
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   .
  
        </mo>
 
       </mrow>

      </math>It can also be considered with a weighted function and in that case the problem is given by
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    {
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mtable columnalign="left"> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                in 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∇ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                on 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
              <mo>
                . 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
    
          </mtable>
   
         </mrow> 
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>(1)It is well known that the eigenvalue problem (1) has a sequence of positive eigenvalues 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    n
   
         </mi> 
  
        </msub> 
 
       </mrow>

      </math>, such that 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    n
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mo>
         
   →
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   ∞
  
        </mi>
 
       </mrow>

      </math> when 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   n
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   →
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   ∞
  
        </mi>
 
       </mrow>

      </math> and the first eigenvalue 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> is defined by
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   inf
  
        </mi>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    {
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∇ 
                   </mo> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mtext>
           
      
    
          </mtext>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     u
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ∈
    
          </mo>
    
          <msup> 
     
           <mi>
             W 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msup> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     =
    
          </mo>
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    }
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   .
  
        </mo>
 
       </mrow>

      </math>(2)For those results, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-1">
       [1]
      </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-2">
       [2]
      </xref> for 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   m
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≡
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   1
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-3">
       [3]
      </xref> for 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  m
 
       </mi>

      </math> indefinite weight with 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    +
   
         </mo> 
  
        </msup> 
  
        <menclose notation="updiagonalstrike"> 
   
         <mo>
          
    ≡
   
         </mo> 
  
        </menclose> 
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   m
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    L
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    α
   
         </mi> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     Ω
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>, for 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   α
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   &gt;
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     N
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
 
       </mrow>

      </math> if 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   &lt;
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   p
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   N
  
        </mi>
 
       </mrow>

      </math> and 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   α
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≥
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   1
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> if 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   p
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   &gt;
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   N
  
        </mi>
 
       </mrow>

      </math> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-4">
       [4]
      </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-6">
       [6]
      </xref> for more general problem. In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-5">
       [5]
      </xref>, the authors proved that the first eigenvalue 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> is simple, isolated and principal, that is, every eigenfunction associated to the first eigenvalue 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> has a constant sign. They also proved that 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    m
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> is the only principal eigenvalue of (1) and given a definition of the second positive eigenvalue of (1) as the following</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="" />
   </fig>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        min 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          is 
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          an 
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          eigenvalue 
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          and 
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>Recently, some authors have been attracted by the similar eigenvalue problems to <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId89.svg?20250717121022">: in 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-7">
      [7]
     </xref>, the authors consider the Laplacian, i.e. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, with Dirichlet boundary condition in a bounded domain, in 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-8">
      [8]
     </xref> the author consider the p-Laplace operator in exterior domain and the work 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-9">
      [9]
     </xref> consider the fractional (s,p)-Laplacian case. Under different formes given above, the authors proved that the problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId93.svg?20250717121023"> possesses a continuous family of eigenvalues plus an isolated eigenvalue.</img></img></p>
   <p>In case of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, the maximum principle for problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId97.svg?20250717121023"> has been considered in 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-10">
      [10]
     </xref> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-11">
      [11]
     </xref> with an indefinite weight 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        m 
      </mi> 
     </math> and reference therein.</img></p>
   <p>Motived by results proved in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-7">
     [7]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-9">
     [9]
    </xref> in one hand, we will analyse the eigenvalue problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId103.svg?20250717121022"> with nonlinear boundary condition in a bounded domain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </math> of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. On another hand, we consider a new problem involving the p-Laplacian by adding a function source given by <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId109.svg?20250717121022"> in order to study the existence of positive solution (maximum principle) for some values of parameter 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         λ 
       </mi> 
      </math>. Until now, no work has considered this last problem.</img></img></p>
   <p>This paper is organized as follows: In Section 2, we recall some basic definitions and we review some properties of the principal eigenvalues of the p-Laplacian under Steklov boundary conditions and give the hypothesis on the functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       g 
     </mi> 
    </math>. We prove in Section 3 the existence of a continuous family of eigenvalues plus an isolated eigenvalue for <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId117.svg?20250717121023"> in Theorem 3. At the end, we prove in Section 4 some results concerning the maximum principle and existence of solutions for problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId119.svg?20250717121023"> in Theorem 9 and Theorem 10 respectively.</img></img></p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Notations and Preliminaries</title>
   <p>Throughout this paper, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math> will be a smooth bounded domain in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> with smooth boundary 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ν 
     </mi> 
    </math> its outer normal vector defined every where. The real-valued functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       g 
     </mi> 
    </math> will always be assumed to belong in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, for some 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and the real-valued function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math> is defined as follows 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 s 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is a Caratheodory function, that is, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> is measurable in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and continuous in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>; and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> satisfying the following hypothesis:</p>
   <p>(H<sub>1</sub>) • there exists a positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and a.e. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>(H<sub>2</sub>)• there exists 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, for a.e. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>(H<sub>3</sub>) • 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mtext>
          lim 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, uniformly in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Throughout this work, we denote by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, the classical Sobolev space endowed with its natural norm</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∇ 
                   </mo> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The Lebesgue norm of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> will be denoted by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and the one of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is measurable set, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denotes the Lebesgue measure of S. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we denote by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        max 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        max 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        ∩ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        ∩ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          &lt; 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Here we will denote by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> the classical critical Sobolev's exponent and by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> the critical Sobolev's exponent for the trace inclusion.</p>
   <p>We are interested in the weak solutions of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId203.svg?20250717121023">, i.e., functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> such that </img></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>holds for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The following proposition give results on regularity of weak solutions of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId211.svg?20250717121023">.</img></p>
   <p>Proposition 1. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be a solution of problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId215.svg?20250717121023">. Then</img></p>
   <p>i) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>ii) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, for some 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and there exists a constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, depending on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. Using hypothesis (H<sub>1</sub>) on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> and assumptions on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math>, the results follow <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-12">
     [12]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-13">
     [13]
    </xref>. One can also see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-14">
     [14]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-15">
     [15]
    </xref>. □</p>
   <p>The following are results for the strong maximum principle.</p>
   <p>Proposition 2. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be a weak solution of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId237.svg?20250717121023"> such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <menclose notation="updiagonalstrike"> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
       </menclose> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Then 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>. </img></p>
   <p>Proof. Let u be a solution of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId249.svg?20250717121023"> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. By the Harnack’s inequality, Theorems 5, 6 in 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-16">
      [16]
     </xref> and by Hopf maximum principle, see 
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-17">
      [17]
     </xref>, it follows that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> a.e. in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>. □</img></p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. On Existence of Eigenvalues</title>
   <p>In this section, we consider the eigenvalue-type problem involving the p-Laplacian <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId257.svg?20250717121023"> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> given by</img></p>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>By définition, a real value 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  λ
 
       </mi>

      </math> is said to be an eigenvalue of problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId265.svg?20250717121023"> if there exists 
 
       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    ∈
   
         </mo>
   
         <msup> 
    
          <mi>
           
     W
    
          </mi> 
    
          <mrow> 
     
           <mn>
             1 
           </mn>
     
           <mo>
             , 
           </mo>
     
           <mi>
             p 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </msup> 
   
         <mrow>
    
          <mo>
           
     (
    
          </mo> 
    
          <mi>
           
     Ω
    
          </mi> 
    
          <mo>
           
     )
    
          </mo>
   
         </mrow>
   
         <mo>
          
    \
   
         </mo>
   
         <mrow>
    
          <mo>
           
     {
    
          </mo> 
    
          <mn>
           
     0
    
          </mn> 
    
          <mo>
           
     }
    
          </mo>
   
         </mrow>
  
        </mrow>
 
       </math> such that </img>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <mi>
             f 
           </mi>
     
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <mo>
         
   ∀
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   v
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    W
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    Ω
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   .
  
        </mo>
 
       </mrow>

      </math>(5)Then u from above equation will be called an eigenfunction corresponding to the eigenvalue <img width="17.338534893801473" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId271.svg?20250717121023">.</img>Using the definition (4) of function 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  f
 
       </mi>

      </math>, problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId275.svg?20250717121023"> is equivalent to </img>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    {
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mtable columnalign="left"> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                in 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∇ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   | 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  m 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <msup> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       u 
                     </mi> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                    </msup> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    p 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                on 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mo>
                . 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
    
          </mtable>
   
         </mrow> 
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>(6)We say that a real value 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  λ
 
       </mi>

      </math> is an eigenvalue of problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId281.svg?20250717121023"> or equivalent version (6) if </img>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <mo>
         
   ∀
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   v
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    W
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    Ω
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   .
  
        </mo>
 
       </mrow>

      </math>(7)Moreover, 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  u
 
       </mi>

      </math> from equation (7) will be called an eigenfunction corresponding to the eigenvalue <img width="17.338534893801473" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId287.svg?20250717121023">.</img>Let 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   u
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    W
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    Ω
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>, we know by Lemma B.2 in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-2">
       [2]
      </xref> that 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    +
   
         </mo> 
  
        </msup> 
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    −
   
         </mo> 
  
        </msup> 
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    |
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    |
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> are in 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    W
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    Ω
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math> and
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mo>
         
   ∇
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    +
   
         </mo> 
  
        </msup> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    {
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mtable columnalign="left"> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∇ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                if 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                &gt; 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
     
           <mtr columnalign="left"> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mtd> 
            <mtd columnalign="left"> 
             <mrow> 
              <mtext>
                if 
              </mtext> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ≤ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
    
          </mtable>
   
         </mrow> 
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math></title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="" />
   </fig>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Furthermore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Consequently, the weak formulation (7) of problem (6) can be reformulated as follows: a real number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is an eigenvalue of (6) if and only if there exists 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        \ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ∇ 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ∇ 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          ∀ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(8)</p>
   <p>The following theorem is the main result of this section.</p>
   <p>Theorem 3. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, for some 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math> be the function given by (4) and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> satisfying the assumptions (H<sub>1</sub>)-(H<sub>3</sub>). Then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> defined by (2) is an isolated eigenvalue of <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId321.svg?20250717121023">. Moreover any 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is not an eigenvalue of <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId325.svg?20250717121023"> but there exists 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           Λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> such that any 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> is an eigenvalue of <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId331.svg?20250717121023">. </img></img></img></p>
   <p>Theoreom 3 will be proved using Lemmas 4 - 8.</p>
   <p>Lemma 4. No real number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId335.svg?20250717121023"> (which is equivalent to problem (6)). </img></p>
   <p>Proof. Assume, by contradiction, that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of problem (6). Thus, by choosing 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in (8), we get the following equalities</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(9)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext> 
      </mtext> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(10)</p>
   <p>Using (H<sub>1</sub>), the definition (2) of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and relation (9), we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(11)</p>
   <p>Similary, using definition (2) of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and relation (10), we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(12)</p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is an eigenvalue for problem (6), then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       u 
     </mi> 
    </math> must not vanish everywhere in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>. We have, either, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <menclose notation="updiagonalstrike"> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
      </menclose> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, or 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <menclose notation="updiagonalstrike"> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
      </menclose> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. With (11) and (12), if 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is an eigenvalue of (6), then we must have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. And the result follows. □</p>
   <p>Lemma 5. The real value 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId373.svg?20250717121023"> (or equivalent problem (6)). </img></p>
   <p>Proof. Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the first positive eigenvalue of (1) with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then it is simple and principal, and the eigenfunction associated to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> does not change his sign over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-3">
     [3]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-5">
     [5]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-6">
     [6]
    </xref>. Then there exists a function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which is equivalent to</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We deduce from the last equation that the relation (8) holds thrue with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Consequently, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of problem (6) and the result follows. □</p>
   <p>Lemma 6. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an isolated eigenvalue of problem <img width="38.17787418655098" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId403.svg?20250717121023"> or equivalent problem (6). </img></p>
   <p>Proof. By Lemma 4, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is isolated to the left. It remains to show that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is isolated to the right. Let take 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be an eigenvalue of (6) and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> its corresponding eigenfunction. We assume that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> does not vanish everywhere in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>. Then using (H<sub>1</sub>), (2) and relation (9), we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Using the fact that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we realize that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> in case 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <menclose notation="updiagonalstrike"> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
      </menclose> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. It follows that for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           κ 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of (6) if 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. And then if 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           κ 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of (6), is also an eigenvalue of (1) with corresponding eigenfunction negative in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>. But it well know that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the only principal eigenvalue of problem (1), and there exists 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that the interval 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can not contain an eigenvalue of (1). And so, any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can not be an eigenvalue of problem (6) with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        min 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           κ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the second eigenvalue of (1) given by (3). □</p>
   <p>In the following, we consider the eigenvalue problem given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mtext>
               Δ 
             </mtext> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              in 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∇ 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              on 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(13)</p>
   <p>By définition, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is said to be an eigenvalue of (13) if and only if there exists 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        \ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(14)</p>
   <p>Moreover, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       u 
     </mi> 
    </math> from the above relation will be called an eigenfunction associated to the eigenvalue 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Observely, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is greather than 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. We notice that if 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is an eigenvalue of (13), the associated eigenfunction u is positive. Indeed, take 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in (14), we have:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>And then, one has</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We deduce 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and thus 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Consequently, we conclude that the eigenvalues of problem (13) admits nonnegative corresponding eigenfunctions. According to the above discussion one get that an eigenvalue of problem (13) is also an eigenvalue of problem (6).</p>
   <p>For each 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the energy functional associated to the problem (13) is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. It well-known that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and its derivative is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenvalue of problem (13) if and only if the corresponding eigenfunction 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a critical nontrivial point of functional 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In order to show the existence of solution, we prove the following lemma</p>
   <p>Lemma 7. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is bounded below and coercive.</p>
   <p>Proof. From assumption (H<sub>3</sub>), we deduce that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        uniformly 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        in 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Then, for fixed 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, there exists a positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        a 
      </mtext> 
      <mtext>
        .e 
      </mtext> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Here 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is given by (2). Consequently, for each 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> we get from (2) and the above relation that:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. The last relation show that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is bounded below and coercive. □</p>
   <p>The proof of the following lemma follows the proof of Lemma 5. in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-7">
     [7]
    </xref>.</p>
   <p>Lemma 8. There exists a real value 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that, assumming 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Proof. The hypothesis (H<sub>2</sub>) affirms that there exists 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> be a compact subset of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> large enough and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        \ 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. We have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             κ 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Then, we infer that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msubsup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>as soon as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 Ω 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We deduce the existence of a positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mtext>
         Λ 
       </mtext> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mtext>
         Λ 
       </mtext> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mi>
          inf 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. □</p>
   <p>Lemma 7 and Lemma 8 show that for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> sufficiently large, the functional 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> possesses a negative global minimum and thus for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> it attains its infimum in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.143704-18">
     [18]
    </xref>, Theorem 1.2). Consequently, we deduce that any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> large enough is an eigenvalue of problem (13) and consequently of problem (6). Joining that result and Lemmas 4, 5, 6, we conclude the proof of Theorem 3.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. On Maximum Principle-Type</title>
   <p>This section treats the existence of positive solution of the problem</p>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>which is equivalent to<img width="456.59722222222223" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId560.svg?20250717121023" />Solutions of problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId562.svg?20250717121023"> are understood in weak sens, i.e., function 
 
       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi>
   
         <mo>
          
    ∈
   
         </mo>
   
         <msup> 
    
          <mi>
           
     W
    
          </mi> 
    
          <mrow> 
     
           <mn>
             1 
           </mn>
     
           <mo>
             , 
           </mo>
     
           <mi>
             p 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </msup> 
   
         <mrow>
    
          <mo>
           
     (
    
          </mo> 
    
          <mi>
           
     Ω
    
          </mi> 
    
          <mo>
           
     )
    
          </mo>
   
         </mrow>
  
        </mrow>
 
       </math> is a solution of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId566.svg?20250717121023"> if it satisfies </img></img>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mo>
             ∇ 
           </mo>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
     
           <mi>
             u 
           </mi>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <mi>
             f 
           </mi>
     
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   +
  
        </mo>
  
        <mstyle displaystyle="true"> 
   
         <mrow> 
    
          <msub> 
     
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msub> 
    
          <mrow> 
     
           <mi>
             g 
           </mi>
     
           <mi>
             v 
           </mi>
    
          </mrow> 
   
         </mrow> 
  
        </mstyle>
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <mo>
         
   ∀
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   v
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    W
   
         </mi> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     1
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     p
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </msup> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    Ω
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   ,
  
        </mo>
 
       </mrow>

      </math>(15)or equivalent
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
  
        <mtr> 
   
         <mtd> 
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     +
    
          </mo>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle> 
   
         </mtd> 
  
        </mtr> 
  
        <mtr> 
   
         <mtd> 
    
          <mo>
           
     =
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                   </msup> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     +
    
          </mo>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mtext>
           
      
    
          </mtext>
    
          <mtext>
           
      
    
          </mtext>
    
          <mo>
           
     ∀
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     v
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ∈
    
          </mo>
    
          <msup> 
     
           <mi>
             W 
           </mi> 
     
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
    
          </msup> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
    
          <mo>
           
     .
    
          </mo> 
   
         </mtd> 
  
        </mtr> 
 
       </mtable> 

      </math>(16)In the following, we prove the main results of this section.Theorem 9. Assume that 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   g
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≥
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   g
  
        </mi>
  
        <menclose notation="updiagonalstrike"> 
   
         <mo>
          
    ≡
   
         </mo> 
  
        </menclose> 
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> and 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ∈
  
        </mo>
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     0
    
          </mn>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             λ 
           </mi> 
     
           <mn>
             1 
           </mn> 
    
          </msub> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mi>
             m 
           </mi> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    ]
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>. Then every solution of problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId578.svg?20250717121023"> is positive (maximum principle). </img>Proof. Assume by contradiction that 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    −
   
         </mo> 
  
        </msup> 
  
        <menclose notation="updiagonalstrike"> 
   
         <mo>
          
    ≡
   
         </mo> 
  
        </menclose> 
  
        <mn>
         
   0
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> and take 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   v
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    u
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    −
   
         </mo> 
  
        </msup> 
 
       </mrow>

      </math> as test function in <img width="55.50737207285342" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId584.svg?20250717121023">. We have </img>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
  
        <mtr> 
   
         <mtd> 
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∇ 
                   </mo> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                   </msup> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                   </msup> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     =
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  Ω 
                </mi> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  Ω 
                </mi> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                   </msup> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle> 
   
         </mtd> 
  
        </mtr> 
  
        <mtr> 
   
         <mtd> 
    
          <mo>
           
     =
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     −
    
          </mo>
    
          <mstyle displaystyle="true"> 
     
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Ω 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
    
          </mstyle>
    
          <mo>
           
     .
    
          </mo> 
   
         </mtd> 
  
        </mtr> 
 
       </mtable> 

      </math>(17)</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="" />
   </fig>
   <p>We distinguish two cases:</p>
   <p>In first time, we consider 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then we deduce from definition 2 of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and relation 17 that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which implies that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, a contradiction.</p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, it follows from equality 17 that for any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>And then, we deduce that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, a contradiction.</p>
   <p>In the second time, we consider the case of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. It follows from definition 2 of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and relation 17 that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which implies that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and consequently 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenfunction associated to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and so 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, a contradiction. Hence, in all cases, we get that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and the conclusion follows from the Proposition 2. □</p>
   <p>Theorem 10. Assume that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <menclose notation="updiagonalstrike"> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
      </menclose> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Then the problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId626.svg?20250717121023"> admits a positive solution if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. </img></p>
   <p>Proof. In order to prove the existence of solution of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId630.svg?20250717121023"> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we consider the energy functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> associated to <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId636.svg?20250717121023"> given by </img></img></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. From Theorem 9 we know that every solution of <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId642.svg?20250717121023"> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is positive. Consequently, the above energy functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is equivalent to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> given by </img></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>It well know that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and its derivative is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mrow> 
         <mo>
           〈 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〉 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          ∀ 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Then, for each 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is solution of problem <img width="46.85466377440347" src="https://html.scirp.org/file/1724168-rId660.svg?20250717121023"> if and only if it is a nontrivial critical point of functional 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</img></p>
   <p>Let us prove that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is coercive and weakly lower semicontinuous. From (2) and (H<sub>3</sub>) one has</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∇ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(18)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. The last inequaly show that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is coercive.</p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> are continuous, it follows from the weakly lower semicontinuity of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∇ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> that the functional 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is weakly lower semicontinuous. And then, we get the existence of, at least, one solution. □</p>
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