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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 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 ,/с (і+д) j sI

!)•

 

 

/СО + Д)

 

 

 

 

 

Используя, далее, эту оценку, условие

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-

к

 

 

 

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 )

(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

( 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),