Файл: Митропольский Ю.А. Интегральные многообразия в нелинейной механике.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 270
Скачиваний: 1
278 ГЛ. VI. НЕРЕГУЛЯРНО-ВОЗМУЩЕННЫЕ СИСТЕМЫ
Принимая во внимание, что в силу (2.7) справедливо не равенство
I У (4 , V -)- t -1- т) — У (хѵ, V л- t) | < |
A I xl — xv I - fl Vх — Y ||, |
||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
ІІУ”1 |
У j] = sup IY (x, t |
x) |
|
Y (x, 0|, |
||
|
|
X, t |
|
|
|
|
|
получаем окончательно |
|
|
|
|
|
||
|
|
s |
|
|
|
|
|
I x] — xs I < |
j [p + К (1 + A) I x l ~ x v l + К I Yz — K | j ] dv. |
||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
Решая это неравенство, находим |
|
|
|
|
|
||
|
\ x l — |
х к < КI Кг - К | | + р ,(е/с (і+д) j sI |
!)• |
||||
|
|
/СО + Д) |
|
|
|
|
|
Используя, далее, эту оценку, условие |
4° |
теоремы 2.1, |
|||||
а также свойство почти-периодичности |
функции g, получа |
||||||
ем |
|
|
|
|
|
|
|
I g (x s, У (х$>^~(- s + 'c),/-|-s-(-T, е) — g (xs, Y (xs, |
|||||||
|
+ s>e) I |
I g (x l, У (-*4, t + s + |
T ), t |
s -j- T, e) —• |
|||
|
— g (Xs, У (xs, t -f- s -)- T ), |
t -f- s, e) I -f- |
|||||
|
+ |
I g (Xs, У (xl, t -f- s -J- T ), |
t + |
s, e) — |
|||
|
— g (*„ У (xb, t + s), / + |
s, e) I < |
|
||||
•< M- + M! *s — X, | -f~ I ^ (xs, ^ -f- |
x) — Y (xs, t -J- s) |] |
||||||
< р |
+ Я|)У* — У|]ек(1+Д)| s| + |
|
|
|
|
]). (2.52) |
|
Применяя |
теперь преобразование |
(2.28) |
к функциям |
||||
У (х, |
t) и У (х, t -f т), учитывая при |
этом (2.13) и (2.52), |
|||||
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
I SY (хьт, / + т) — SY (xs, 0 | < |
|
|
|
|
|
||
|
ос |
|
|
|
|
|
|
~ |
j" IU (ft t + s) 11 g (xl, Y (xl, t -f- s -f- T ), t -j- s -f- X, e) — |
— g (xs, У (Xs, t + s),i + s, e) I ds <
|
|
|
|
§ 2. ОБЩИЙ СЛУЧАЙ |
|
|
|
|
279 |
||||
|
|
о |
о |
V j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< JL j |
<ГТ |
'[p + ^ l ^ |
— П е к<1+А,|5>-Ь |
|
||||||||
|
|
—оо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
- ^ - (^(И - д) | 5 | _ |
!)]<& |
||||
Так как согласно неравенствам (2.22) для всех |
е < е0 |
||||||||||||
|
|
|
К( 1 + Д ) - І < — |
|
|
|
|
|
|||||
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ISF (xs, t -f- т) — SK (xs, |
I |
|
V |
|
|
|
V |
|
|||||
|
2N |
|
|
|
|
|
|
S . |
Яр |
|
S |
||
< |
ре |
|
|
|
|
—28 |
|
28 |
|||||
|
|
|
|
|
|
-1- |
-Вк-е |
|
|
||||
|
Яр |
jv_ |
|
|
Р |
2ЯЦУТ - ■П |
, |
^ |
|
|
|||
|
В |
ds < |
2N |
|
|
||||||||
|
|
|
|
Т |
+ |
у |
|
|
АГу . |
(2.53) |
|||
Принимая во внимание неравенство |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
4М у~1==Ѳ< 1, |
|
|
|
|
|
||||
перепишем неравенство (2.53) в виде |
|
|
|
|
|
||||||||
ISF (Xх, , t + |
X) - |
5К (xs, i) I < |
01) Г* - |
Y I + |
|
K) р. |
|||||||
Таким образом, для последовательности (2.28) и после |
|||||||||||||
довательности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Уо (X, t + т) = |
0, |
Уп+\{х, f + |
x) = SK„(x, t + x) |
|
(2.54) |
||||||||
|
|
|
|
|
(п = 0, 1,2, |
. . .) |
|
|
|
|
|
||
имеет место соотношение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
I Уп-1 - 1 (х, t + |
т) — Yn+i(x, |
t) I с |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
< |
. 2N (Я + К) |
(Ѳ -Ч -Ѳ "-1+ |
+ 1 ) р < |
|
|
|||||||
|
|
|
уК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< |
2N (к |
К ) .и |
(п = 0, |
1,2, . . . ) . |
|
(2.55) |
||||
|
|
|
уК(\ - і - Ѳ ) |
|
|||||||||
Так как последовательность (2.28) сходится |
к функции |
ф(х, t, е), то последовательность (2.54) сходится к функции
ф(х, t + X, е). Следовательно, при п -> оо неравенство
280 |
ГЛ. VI. НЕРЕГУЛЯРНО-ВОЗМУЩЕННЫЕ |
СИСТЕМЫ |
||
(2.55) дает |
условие почти-периодичности интегрального |
|||
многообразия: |
|
|
||
|
Ж * . *+ |
х- е) — |
е)І<Иі ( ц і = |
I*)» |
где у1 — почти-период. Теорема 2.3 доказана. Сформули руем очевидное следствие этой теоремы:
С л е д с т в и е 2.2. Если функции /, А, g — Т-перио- дические по t равномерно относительно х и у, то функция ф (х, t, г) также будет Т-периодической по t равномерно относительно х для всех е < е0.
§ 3. Исследование решений нелинейных нерегулярно-возмущенных систем дифференциальных уравнений
Впредыдущих параграфах доказано существование и изучены не которые свойства интегрального многообразия нелинейной нерегуляр но-возмущенной системы (2.1).
Вэтом параграфе с помощью этих результатов исследуются ограни ченные, в частности, периодические и почти-периодические решения сис темы (2.!).
1. Существование ограниченного решения. Рассмотрим уравнение, к рассмотрению которого сводится исходная система уравнений (2.1) на многообразии S t:
~ = f(x,i>{x,t,z),t,t). |
(3.1) |
Предположим, что, кроме условий 1°—4°, относительно системы (2.1) выполняются следующие условия.
5°. Вырожденное уравнение
4 - |
= /(х, 0 , /,0) |
(3.2) |
имеет ограниченное на |
всей вещественной оси |
решение |
X = р° (t). |
t, е) имеет непрерывную производ |
|
6°. Функция / (х, у, |
||
ную fx и для уравнения |
|
|
di = B(t)X |
(B(t) = fx(p»(t),0,t, 0)) |
(3.3) |
§ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕНИЙ |
281 |
существует фундаментальная матрица решений X (t) та-
кая, что матрица |
|
|
|
||
G (1, s) = ! |
і х т я . х - м . |
t > s , |
|||
lx (t)(Pk - l |
.. 1 . |
(3.4) |
|||
|
|
n) X r l (s), |
t< s, |
||
удовлетворяет |
неравенству |
|
|
||
|
|
\G(t, 8)\ < М е - у' ІІ~5\ |
(3.5) |
||
где Pk = diag |
[Ik, 0]; |
Ik — единичная |
матрица порядка |
||
k\ N , Yi — положительные постоянные. |
|
||||
Имеет место следующая теорема [7]. |
|||||
Т е о р е м а |
|
3.1. |
Пусть |
относительно системы (2.1) |
выполняются условия 1°—6°. Тогда можно указать такое
е < |
е2, |
что |
при г < |
е система |
(2.1) |
имеет |
ограничен |
||||
ное на |
всей |
вещественной |
оси |
решение |
(р (t, г), |
q (t, г) = |
|||||
= ф |
(р ( t, |
е), t, е)), непрерывное по е, причем р (t, 0) |
= р° (t), |
||||||||
q (t, 0) |
= |
0. |
|
|
|
Совершим в уравнении (3.1) |
|||||
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
||||||||||
замену |
|
|
|
X = |
р° (t) -J- V. |
|
|
(3.6) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В |
результате получим |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
*L = B(t)o + r(v,t,e), |
|
(3.7) |
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г = |
/ (р° + |
у, Ф(Р° + у, Л е), t, в)— f (р°, 0, t, 0) — |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— f x ( p ° , о, t, 0 ) V. |
||
|
Покажем, что функция г при | ѵ' | < |
о, | ѵ| < |
о удовлет |
||||||||
воряет |
неравенствам |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
к |
(ОД, |
е ) | < ѵ ( е ) , |
|
|
(3.8)! |
||
|
|
I г (v', t,e) — r (и, t, e) I < |
(er, e) | v' — v |, |
(3.8)a |
|||||||
где V(e) -> 0, ^ (o, e) |
0 при о — 0, e -> 0. |
|
|
||||||||
|
Неравенство (3.8)! очевидно. Для доказательства не |
||||||||||
равенства |
(3.8)2 введем обозначения ф' = ф (р° + |
и, t, в), |