Файл: Митропольский Ю.А. Интегральные многообразия в нелинейной механике.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 217

Скачиваний: 1

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

 

§ 2. УРАВНЕНИЯ В СТАНДАРТНОЙ ФОРМЕ

397

получаем

 

dg

 

du dh

 

 

 

 

du \

 

 

 

 

f /

-

 

 

 

 

 

8

 

 

dt

 

 

 

 

dg)

dt

 

 

 

 

dv

dg

( T

 

dv \ dh

■eWh + eS2 (t, g, h, e),

 

dg

dtЧ-

 

 

e dhl~df

 

где

 

 

 

 

 

 

(2.45)

 

 

 

 

 

 

 

 

eP2 (t, g, h, e) == eP (t, g +

eu, h +

ev) —

 

 

 

 

 

 

 

zPi (^. g +

£U, h + ev) +

e2«,

eS2 (t, g, h, e) == sS (t, g +

eu, h -f ev) —

 

 

 

 

 

 

eS1 (t, g + eu, h +

sv) + e2 -f

1) a.

Из системы (2.45)

находим

 

 

 

 

dg

 

: so + eP (t, g, h, e),

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

dh

=

eWh + eQ (t, g, h, e),

 

 

где

sP (t, g, h, e) = e I — e

dv

I -- 8

du

dh

 

V

X [. I - e ^ ) p 2( t , g , h , e ) - e ^ < o + e ^ dh

âv du

dg dh X

[Wh +

+ S2(t, g, h, e)] ,

eQ (t,g,h, e) =

e j ( /

e - ~

j ( / — e - J J - )

du

âv

X

 

 

 

 

~dh

dg~

 

X . ( l - e ^ L ) s 2(t, g, h, 8 ) - 8 W h ^ L

+

 

 

 

 

+ 8 -^ - [CO+ P%(t, g, h, e)]} ,

или, переходя к новой независимой переменной f =

et (за­

меняя затем t'

на t),

получаем окончательно уравнения

 

 

 

\

 

 

 

 

=

» +

P(t, g, h, е),

 

 

(2.46)

 

 

 

 

 

 

dh

ИГ = Wh + Q(t, g, h, e),


398 ГЛ. VIII. МНОГООБР. УР-НИП В БАНАХОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ

где функции Р (t, g, h, г), Q (t, g, h, e) со значениями в ин­ вариантных подпространствах Blt В2 определены на мно­

жестве

R X Q

X UÜ1X Е е„ я в л я ю т с я непрерывными функ­

циями

своих

аргументов,

периодическими по g с периодом

2Т, ограничены при h =

0 некоторой функцией М (е) -> О

при е -> 0 и

удовлетворяют условию Липшица по g, /г с

константой Липшица к (е, б) -> О при е ->-0, б 0 (б С 6L) *). Спектр оператора W распадается на два спектральных мно­ жества о_ (W) и а-i- (W), не пересекающихся с мнимой осью и расположенных соответственно в левой и правой полу­ плоскостях.

2. Существование и свойства интегрального многообра­ зия. Для доказательства существования интегрального многообразия Щ уравнений (2.46) достаточно доказать существование ограниченных на всей оси решений gt,ht этих

уравнений.

 

некоторые

положительные

постоянные D,

Фиксируем

А (А < бг)

и

рассмотрим

класс CD,д

вектор-функций

F (t, g)**) со значениями из В2, определенных на множестве R X Й и удовлетворяющих неравенствам

\}F(t,g)\\<D,

(2.47)

IIF (t, g') - F (t, g") II < А Иg' g" И,

(2.48)

где

 

\F(t, g)l = sup I/=■(/, g)|.

(2.49)

t£R

 

Для некоторой вектор-функции F (t, g) £ CD,д рассмот­ рим уравнение

-^§- =

® + P(t,

g, F(t, g), e).

(2.50)

Принимая во

внимание

свойства вектор-функции

Р (U g . h, е), легко получить неравенства

 

IIР (t, g, F (t, g), 8) II <

M (8) + к (8, D) D,

(2.51)

P (t, g', F (t, g'), e) — P (i, g", F (t, g"), 8)|| <

 

 

<Я(8,

D)(l + A )||g '-g "|l,

(2.52)

*) В дальнейшем для сокращения записи вектор-функцию / (t, g, h, г), обладающую указанными свойствами, будем считать принадлежа­ щей классу (ga ; М (е)|л=0; к (в, 6)g hj.

**) Зависимость вектор-функции от е не указываем для простоты

записи.


§ 2. УРАВНЕНИЯ В СТАНДАРТНОЙ ФОРМЕ

399

на основании которых, в силу известных теорем существо­ вания и единственности решений дифференциальных урав­ нений в банаховом пространстве, следует существование единственного решения уравнения (2.50), удовлетворяющего заданному начальному условию. Обозначим его

St = Ы - г =--=t t0, (2.53)

при этом Bo,t0(go) ^ go-

Из уравнения (2.50), используя неравенства (2.51), (2.52), нетрудно получить следующее неравенство:

II Blu (go) B(h (go) II < II go —go II exP {*■(e D) (1 +A)|z|} +

+ 1Т Т ^ {ехр^ (е' 0И1 + A )|2ll~ 1'- (2-54)

где F (l, g), F (t, g) вектор-функции из класса Сол-

С другой стороны, согласно свойствам вектор-функции

Q (t, g, h, е) и спектра a (W), уравнение

 

-yr =*Wh + Q (t,g,h,e),

(2.55)

в силу теоремы 1.8, имеет ограниченное на всей оси R ре­ шение h (t) = f (t, g (t), e), представимое в виде

ос

 

h (t)= [ G(z)Q(t + z; g(z); h(z); e)dz,

(2.56)

— oo

где G (г) — главная функция Грина оператора W в подпро­ странстве В2, при этом

||Ö (0 |< /C e -v ln ,

(2.57)

где К, у — некоторые положительные постоянные. Рассмотрим теперь решение уравнения (2.50) gz =*

= Bz't0 (g), обращающееся при t = t0 в фиксированный элемент g. Для этого решения из уравнения (2.56) получим интегро-функциональное уравнение

оо

F (t, g, е) = J

G (г) Q (t + 2 ; ВІи (g)\

 

— с о

 

 

F(t +

z\ Bg,t,(g); е); г) dz,

(2.58)

определяющее F (i, g, в).



400 г л , VIII. М Н ОГ О О Б Р . У Р - Н И Й В Б АН А ХО ВО М ПР ОС Т РАНС Т ВЕ

Покажем, что уравнение (2.58) имеет в классе функций Со,д единственное решение. Для этого вместо (2.58) рассмот­ рим операторное уравнение

F = S (F),

(2.59)

где 5 — оператор, определяемый правой частью уравнения (2.58).

Используя способ получения оценок, неоднократно при­ менявшийся нами, ранее, учитывая при этом свойства век­ тор-функции Q (t, g, h, е), нетрудно установить справед­ ливость следующих неравенств:

 

|5 ( /г) ||< - ^ ( М ( е ) +

Я (е, D)D}< D(s),

 

(2.60)

.

I] S (F) -

S (F) 1< ^

Dl к

ДF - F И< 4 -1 F

F

|

при

 

 

 

 

 

 

(2.61)

 

 

 

 

 

 

 

-^ { M (e ) + A(e,£»)D}<D(е),

К <

1

(2.62)

(что

всегда

можно

допустить,

поскольку М (е) ->- 0,

К (е, D)

0 при 8 ->■ 0, D

0), где F, F -*■ Со,г±-

Из полученных неравенств вытекает, что оператор 5 явля­

ется оператором сжатия и, следовательно, уравнение (2.59)

обладает в классе функций

Со,д единственным решением.

Из самого определения класса CD,& следует, что это ре­ шение удовлетворяет неравенствам (2.47) и (2.48). Обозначим

его

 

F = f(t,g,e).

(2.63)

Покажем теперь, что функции gt, ht = f (t, gt, e) представ­ ляют решения уравнений (2.46), сводящееся при t = і0 к g> f (t, g , e). Для этого раскроем уравнение (2.59) с учетом выражений (2.58), (2.63). Имеем

со

/ (*, g ,e ) = J G(г) Q (t +

г; B[,ta (g)\ f(t + z; в[,іо(g); e); e) dz.

— CO

(2.64)

 

Заменим здесь g на

(g) и заметим, что

B z . u

(g)l = & + t - t o , u ( ë ) -

(2-65)