Файл: Митропольский Ю.А. Интегральные многообразия в нелинейной механике.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 250
Скачиваний: 1
324 ГЛ. ѴГ. Н Е Р Е Г У Л Я Р Н О - В О З М У Щ Е Н Н Ы Е СИСТЕМЫ
где І = х0 — 5. Этот оператор |
осуществляет непрерывное |
||||||||||
преобразование шара 111 С 6t |
в |
пространство |
f. |
Оценим |
|||||||
Т%при | | | С 6j. Учитывая (5.33) и (5.44), имеем |
|
|
|||||||||
|Т || < e M 2|diag [М Ц1, 0] К~'(*о) |
\Уо~ |
“Ф (-«о — І, |
е)]| < |
||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< еМ .Д Т |
|
Выберем е* С е2 такое, чтобы |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
&*M2d . |
|
|
|
|
|
(5.49> |
|
Тогда из оценки для ТІ вытекает, что при |
е < е * |
оператор |
|||||||||
Т переводит шар | | | < |
бх в себя, |
следовательно, |
он имеет |
||||||||
в этом шаре неподвижную точку | |
= |*. Очевидно, |
удов |
|||||||||
летворяет |
уравнению |
(5.48). |
Положим |
а* = |
diag Ш и1, |
||||||
0] У'"1(^о) [г/о — |
(х0 — I*, /0, |
е)], |
тогда |
равенства |
|||||||
(5.45) |
будут выполняться при |
а = |
|
а*, |
g = |
= |
х0 — I* |
||||
и 8 < |
е*. Таким образом, при всех t > |
t 0 |
|
|
|
||||||
|
x(t, |
х0, г/о) = |
X { t , f , Ф (I*, t, |
в )) |
|
+ и ( / , а*, |
г), |
) |
|||
|
У (t, |
х0, г/о) = |
У (*, £*, 'Ф(S*. *, е)) + v (t. а*, г). |
) |
Кроме того, из оценок (5.33), (5.43), (5.44), (5.49) вытекает,
что при t > |
/0, е < |
е* имеют место неравенства |
|
|
I и it, а*, |
е ) |< - |Д |
а |
( t - t о) |
а |
е |
v(t, а*, е)| |
8 |
(5.51)
Рассмотрим теперь ограниченное решение (р , q) системы (4.1). Согласно лемме 5.1, ограниченное решение р уравне ния (5.6) условно асимптотически устойчиво при t > /<>
относительно многообразия Wk и удовлетворяет неравен ству (5.25). Поэтому для любого е > 0 можно указать та
кое б2 > |
0, что |
если |
I хШ! (/0, 8) — р (/„, е) I < б2 и \ £ Wkf |
|||
то |
|
|
|
|
|
|
|
|^мн(С е)—p(t, е ) |< - ^ е 8 |
<0>, |
t > t 0. |
(5.52) |
||
Так |
как, |
по |
определению, |
г/мн = |
L (t, |
е) хмн -f- |
(t, е), то из существования многообразия Wk вытекает
|
§ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ УРАВНЕНИЙ |
|
325 |
|||||||||||||||||
существование точечного |
многообразия |
Wk начальных зна |
||||||||||||||||||
чений для |
(хт, г/мн), |
по отношению |
к которому |
решение |
||||||||||||||||
(р, q) условно асимптотически устойчиво. |
умп (tQ, |
|
е)) G Wk, |
|||||||||||||||||
Таким |
|
образом, |
если |
(*„„ (/„, |
е), |
|
|
|||||||||||||
I лгмн (*о. е) — р (t0, в) ] < |
б2, то, |
в силу (4.3) и (5.52), |
полу |
|||||||||||||||||
чаем оценки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I хмн (ßt ®) |
|
Р (^> |
£) | ^ |
|
2 |
ь |
|
|
’ |
|
|
|
|
|
(5.53) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\Ум(і, |
в) — q(t, |
е)|< Х (е)-|-е |
г 11 |
h\ |
t > t a. |
|
|
|
||||||||||||
Пусть теперь (х0, у0) £ Wr 0 |
Wk и | х0 — р (t0, е) j < |
8г + |
||||||||||||||||||
+ б2 < |
60, |
I y0 — q (t0, |
е) I < бх + |
К (в*) 6Х < |
б0. |
|
|
|
|
|||||||||||
Из (5.50) |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
IX (t, |
х0, |
у |
0) — |
р (t, |
е)| < |
I хм„ {t, |
в) — р |
{t, s)| + |
I и (t, |
а *, е)|, |
\ |
|||||||||
IУ if, |
х 0, |
y0) — q(t, |
е ) |
[ < |
| г |
/ м |
н ( ^ |
s) — q(t, |
e)| + |
\v(t, |
a*, e)|. |
J |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.54) |
|
Отсюда, принимая во внимание (5.51) и (5.53), находим |
|
|||||||||||||||||||
|
I x(t, |
x0, y0) — p (t, e)| < |
ye |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
IУ (t, |
x0, y0) — q (i, |
e)| < (-f- + |
|
(e) |
|
e |
|
|
|
|
|
||||||||
Эти |
неравенства доказывают |
условную |
асимптотическую |
|||||||||||||||||
устойчивость решения (р, |
q) по отношению к г + |
^-мерному |
||||||||||||||||||
многообразию W, 0 |
Wk. Теорема 5.4 доказана. |
то |
огра |
|||||||||||||||||
С л е д с т в и е |
|
5.2. |
Если |
г = |
п, |
k — т, |
ниченное решение (р, q) системы (4.1) асимптотически устойчиво.
Г л а в а VII
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МНОГООБРАЗИЯ СИСТЕМ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ С ОТКЛОНЯЮЩИМСЯ АРГУМЕНТОМ
В настоящей главе изложены некоторые результаты [204], [158], [159], относящиеся к исследованию интегральных многообразий нели нейных дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. Рассмотрены также нерегулярно-возмущенные системы с отклоняющимся аргументом; дано применение метода интегральных многообразий для доказательства существования и устойчивости ограниченного решения таких систем.
§ 1. Уравнения с отклоняющимся аргументом
ипеременными коэффициентами
1.Основные предположения. Рассмотрим следующую систему дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом:
J ± - = A ( t ) x ( t ) + A 1 ( t ) x ( t - A ) + |
|
|
|||||
+ X (t,g (t ), X (t), x |
( t - Д), у (t), у (t Д), е), |
||||||
= гВ (et) у (0 + |
гВ1 (d) у ( t - |
А) + |
( 1 . 1 ) |
||||
+ |
eV (/, g (t), X (t), X (t — Д), у (t), y(t — Д), e), |
||||||
-l$ r = |
<*(t) + |
G ( t , g ( f ) , x ( t ) , y ( f ) , e ) , |
|
|
|||
где X, у, g — соответственно n, |
m, ^-векторы, А (t), Ax (t), |
||||||
В (et), |
Bx(et) — ограниченные квадратные матрицы, со (/) — |
||||||
ß-вектор-функция, |
е — малый |
положительный параметр. |
|||||
Введем определение интегрального многообразия для |
|||||||
дифференциальных |
уравнений |
с |
отклоняющимся аргу |
||||
ментом. |
|
|
1.1. Пусть |
каждому t £ R соответ |
|||
О п р е д е л е н и е |
|||||||
ствует некоторое множество St,д |
точек х, у, |
которое можно |
|||||
представить |
в параметрической |
форме |
соотношениями |
§ 1. УРАВНЕНИЯ С ОТКЛОНЯЮЩИМСЯ АРГУМЕНТОМ |
327 |
|||||
вида |
f{t,g,e), |
у = h(t, g, г), |
g £ R k, |
(1.2) |
||
x = |
||||||
где вектор-функции / (t, |
g , г ) , h |
(t, g, |
e) |
удовлетворяют |
||
условию Липшица относительно |
(g = |
glt |
..., gk) £ Rk. |
|||
Тогда St,\ |
есть ^-параметрическое интегральное много |
образие для системы (1.1), если для всякого ограниченного на всей вещественной оси решения системы (1.1) х — х (t),
у = у |
(t) и |
любого t0 £ R |
из соотношения (х (t), |
у (t)) £ |
|||
£ S f , д , |
g £ |
Rk, справедливого |
для |
t£ [t0 — А , |
t0], вы |
||
текает его справедливость для любого вещественного t. |
|||||||
Предположим, что относительно системы (1.1) выполня |
|||||||
ются следующие условия. |
|
В |
(et), Вх (et) и со (f) |
опреде |
|||
1°. Функции А (і), А х (О, |
|||||||
лены и ограничены для всех |
t £ R. |
У (t, g, х, и, у, о, е), |
|||||
2°. Функции X (t, g, X, |
и, у, |
V, е), |
G (t, g, X, у, е) определены и непрерывны по всем аргумен там в области
x , u £ U Pl, у, v£ Up2, е б Е 8 о ) ( 1 . 3 )
где UPl и ІІр2— открытые области евклидовых пространств
Rn и |
Rm. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 ° |
. При t £ R, |
g £ Rk, |
X = 0, и = 0, у = 0, |
о = 0, |
|||
е £ Е8лсправедливы неравенства |
|
|
||||||
{| X (t, g, 0, 0, 0, 0, в)|, |
IY (t, g, |
0, 0, 0, 0, е)|, |
|
|
||||
|
|
|
|
IG (t, g, 0, 0, е)|} С |
М (г), |
(1.4) |
||
где М (е) ->■0 при е |
0. |
|
|
р < р х , О С |
||||
С |
4 ° |
. Для любых положительных чисел 0 < |
||||||
о |
< р 2 в области ( 1 |
. 3 ) (где вместо р г и р 2 следует писать |
||||||
р |
и а) функции X, Y, |
G удовлетворяют условию Липшица |
||||||
по g, |
X, и, у, ос постоянной Липшица X (е, р |
, а), |
причем |
|||||
X (е, р , о) непрерывна по е, р , |
о |
и X (е, р , о) ->- О,Х (е, 0, 0 ) = |
||||||
= |
о (е) при 8 -> 0, р |
-V 0, а |
и |
0. |
|
|
||
|
5°. Для матриц |
V (t, т) |
W (t, х), удовлетворяющих |
|||||
при |
/> • т уравнениям |
|
|
|
|
Т)- = А (О V (t, X) -f- Al (f)V (t — &, X),
(1.5)
= eß (e/) W (t, X) + eB, (et) W ( t - Д, T)