Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними

Одержано достатнi умови iснування перiодичних розв’язкiв системи нелiнiйних диференцiальнофункцiональних рiвнянь з частинними похiдними. Sufficient conditions for existence of periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functional equations are obtained....

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Нелінійні коливання
Date:2005
Main Author: Блащак, Н.І.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут математики НАН України 2005
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177882
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними / Н.І. Блащак // Нелінійні коливання. — 2005. — Т. 8, № 2. — С. 154-158. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859808856854495232
author Блащак, Н.І.
author_facet Блащак, Н.І.
citation_txt Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними / Н.І. Блащак // Нелінійні коливання. — 2005. — Т. 8, № 2. — С. 154-158. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Нелінійні коливання
description Одержано достатнi умови iснування перiодичних розв’язкiв системи нелiнiйних диференцiальнофункцiональних рiвнянь з частинними похiдними. Sufficient conditions for existence of periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functional equations are obtained.
first_indexed 2025-12-07T15:18:24Z
format Article
fulltext УДК 517 . 9 ПРО ПЕРIОДИЧНI РОЗВ’ЯЗКИ СИСТЕМИ НЕЛIНIЙНИХ ДИФЕРЕНЦIАЛЬНО-ФУНКЦIОНАЛЬНИХ РIВНЯНЬ З ЧАСТИННИМИ ПОХIДНИМИ Н. I. Блащак Тернопiл. техн. ун-т Україна, 46001, Тернопiль, вул. Руська, 56 Sufficient conditions for existence of periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functio- nal equations are obtained. Одержано достатнi умови iснування перiодичних розв’язкiв системи нелiнiйних диференцiально- функцiональних рiвнянь з частинними похiдними. Розглянемо систему нелiнiйних диференцiально-функцiональних рiвнянь вигляду ut(t, x) + Λux(t, x) = Au(t, x) + f (t, x, u(t, x), u (q1t + h1, r1x + s1) , . . . . . . , u (qkt + hk, rkx + sk)) , (1) де Λ = diag (λ1, . . . , λn), A = diag (a1, . . . , an), λi, ai = const, i = 1, . . . , n, qj , rj , j = = 1, . . . , k, — довiльнi цiлi числа (qj , rj 6= 0), hj , sj , j = 1, . . . , k, — довiльнi дiйснi числа, t ∈ R, x ∈ R, f : R×R×R(k+1)n → Rn i u(t, x) — невiдома n-вимiрна вектор-функцiя. Питання iснування неперервно диференцiйовних при t ∈ R, x ∈ R розв’язкiв окремих класiв систем вигляду (1) вивчались у роботах багатьох математикiв (див., наприклад, [1 – 3] i наведену в них бiблiографiю). Зокрема, в [1] одержано достатнi умови iснуван- ня неперервно диференцiйовних обмежених при t ∈ R, x ∈ R розв’язкiв одного класу систем рiвнянь вигляду (1). У данiй роботi цi дослiдження продовжуються, i основною її метою є встановлення умов iснування неперервно диференцiйовних перiодичних розв’яз- кiв системи (1). Теорема 1. Нехай виконуються умови: 1)Re ai > 0, i = 1, . . . , p, Re aj < 0, j = p + 1, . . . , n; 2) вектор-функцiя f(t, x, u0, . . . , uk) є неперервною за всiма своїми змiнними, має непе- рервнi i обмеженi частиннi похiднi по x, u0, . . . , uk при (t, x, u0, . . . , uk) ∈ R×R×R(k+1)n, є T -перiодичною по t i X-перiодичною по x; 3) вектор-функцiя f(t, x, u0, . . . , uk) та її частиннi похiднi ∣∣∣∣∣ ∂i1+i2 ∂xi1∂ui2 j f(t, x, u0, . . . , uk) ∣∣∣∣∣ , i1 + i2 = 1, j = 0, . . . , k, задовольняють умови Лiпшиця з константою ` за аргументами u0, . . . , uk. Тодi при достатньо малому ` система рiвнянь (1) має неперервно диференцiйовний при (t, x) ∈ R2 розв’язок, який є T -перiодичним по t i X-перiодичним по x. Доведення. Оскiльки згiдно з [1] неперервно диференцiйовний перiодичний по t i x c© Н. I. Блащак, 2005 154 ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2005, т . 8, N◦ 2 ПРО ПЕРIОДИЧНI РОЗВ’ЯЗКИ СИСТЕМИ НЕЛIНIЙНИХ ДИФЕРЕНЦIАЛЬНО-ФУНКЦIОНАЛЬНИХ РIВНЯНЬ . . . 155 розв’язок W (t, x) системи рiвнянь вигляду ui ( t, x ) = +∞∫ −∞ n∑ j=1 Gij(t− τ)fj ( τ, λj(τ − t)u(τ, λj(τ − t) + x), u(q1τ + h1, r1(λj(τ − t) + x) + s1), . . . . . . , u(qkτ + hk, rk(λj(τ − t) + x) + sk) ) dτ, i = 1, . . . , n, (2) де матрична функцiя G(t) = (Gij(t)) визначається спiввiдношеннями G(t) = { −diag (eA1t, 0) при t < 0, diag (0, eA2t) при t > 0, причому A1 = diag (a1, . . . , ap), A2 = diag (ap+1, . . . , an), є також перiодичним розв’яз- ком початкової системи диференцiально-функцiональних рiвнянь (1), то для доведення теореми достатньо довести iснування такого розв’язку для системи (2). Розв’язок системи (2) будемо будувати за допомогою методу послiдовних наближень, якi визначимо формулами u0 i (t, x) = 0, um i ( t, x ) = +∞∫ −∞ n∑ j=1 Gij(t− τ)fj ( τ, λj(τ − t) + x, um−1(τ, λj(τ − t) + x), um−1(q1τ + h1, r1(λj(τ − t) + x) + s1), . . . . . . , um−1(qkτ + hk, rk(λj(τ − t) + x) + sk) ) dτ, (3) i = 1, . . . , n, m = 1, 2, . . . . Покажемо, що при всiх m ≥ 1, t ∈ R, x ∈ R виконуються оцiнки∣∣um i (t, x)− um−1 i (t, x) ∣∣ ≤ Nθm−1, i = 1, . . . , n, (4) де 0 < θ < 1. Згiдно з умовою 2 теореми покладемо sup |f(t, x, 0, . . . , 0)| = K при t ∈ R, x ∈ R, (5) sup ∣∣∣∣∣∂i1+i2f(t, x, u0, . . . , uk) ∂xi1∂ui2 j ∣∣∣∣∣ ≤ ` при t ∈ R, x ∈ R, uj ∈ R, (6) j = 0, . . . , k, ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2005, т . 8, N◦ 2 156 Н. I. БЛАЩАК де |f | = max 1≤i≤n |fi|. Оскiльки для функцiї G(t) виконується оцiнка [1] |G(t)| ≤ Le−α|t| при всiх t 6= 0, (7) де L,α — додатнi сталi, то, враховуючи (3) i (5), одержуємо |u1 i (t, x)− u0 i (t, x)| = |u1 i (t, x)| ≤ ≤ +∞∫ −∞ max i n∑ j=1 |Gij(t− τ)||fj(τ, λj(τ − t) + x, 0, . . . , 0)|dτ ≤ ≤ K +∞∫ −∞ |G(t− τ)|dτ ≤ K 2L α , i = 1, . . . , n. Отже, поклавши N = K 2L α , одержимо, що оцiнки (4) справджуються для m = 1. Мiркуючи за iндукцiєю, припустимо, що оцiнки (4) мають мiсце для деякого m ≥ 1, i покажемо, що вони не змiняться при переходi вiд m до m + 1. Справдi, на пiдставi (3), (7) i умови 3 теореми маємо |um+1 i (t, x)− um i (t, x)| ≤ +∞∫ −∞ n∑ j=1 |Gij(t− τ)|` k∑ p=0 |um(qpτ + hp, rp(λj(τ − t) + x) + sp)− − um−1(qpτ + hp, rp(λj(τ − t) + x) + sp)|dτ ≤ ≤ Nθm−1(k + 1)` +∞∫ −∞ |G(t− τ)|dτ ≤ ≤ Nθm−1 2L α (k + 1)`, де q0 = r0 = 1, h0 = s0 = 0. Оскiльки θ = 2L α (k + 1)` < 1 при достатньо малому `, то оцiнки (4) виконуються для m + 1 i, отже, для всiх m ≥ 1. Таким чином, всi наближення um i (t, x), i = 1, . . . , n, m = 0, 1, . . . , мають сенс, є не- перервними T -перiодичними по t i X-перiодичними по x функцiями (згiдно з (3)) i для них справджуються оцiнки (4). Звiдси безпосередньо випливає, що послiдовнiсть вектор- функцiй um(t, x) = (um 1 (t, x), . . . , um n (t, x)), m = 0, 1, . . . , рiвномiрно збiгається при t ∈ R, x ∈ R до деякої неперервної T -перiодичної по t, X- перiодичної по x вектор-функцiї W (t, x) = (W1(t, x), . . . ,Wn(t, x)). ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2005, т . 8, N◦ 2 ПРО ПЕРIОДИЧНI РОЗВ’ЯЗКИ СИСТЕМИ НЕЛIНIЙНИХ ДИФЕРЕНЦIАЛЬНО-ФУНКЦIОНАЛЬНИХ РIВНЯНЬ . . . 157 Доведемо тепер, що знайденi функцiї Wi(t, x) мають неперервнi першi похiднi по t i x. Зауважимо, що з умови 3 теореми випливає, що всi наближення, побудованi при дове- деннi iснування розв’язку, мають неперервнi похiднi по t i x. Тому, диференцiюючи по t i x спiввiдношення (2), одержуємо ∂um i (t, x) ∂x = +∞∫ −∞ n∑ j=1 Gij(t− τ) ( ∂fj(τ, t, x) ∂x + k∑ p=0 rp ∂fj(τ, t, x) ∂up × × ∂um−1(qpτ + hp, rp(λj(τ − t) + x) + sp) ∂x ) dτ, (8) ∂um i (t, x) ∂t = fi ( t, x, um−1(t, x), um−1(q1t + h1, r1x + s1), . . . . . . , um−1(qkt + hk, rkx + sk) ) +aiu m i (t, x)+ + +∞∫ −∞ n∑ j=1 Gij(t− τ) ( −λj ∂fj(τ, t, x) ∂x − λj k∑ p=0 rp ∂fj(τ, t, x) ∂up × × ∂um−1(qpτ + hp, rp(λj(τ − t) + x) + sp) ∂x ) dτ, (9) де (τ, t, x) = ( τ, λj(τ − t) + x, um−1(τ, λj(τ − t) + x), um−1(q1τ+ + h1, r1(λj(τ − t) + x) + s1), . . . , um−1(qkτ + hk, rk(λj(τ − t) + x) + sk) ) . Iз (8) i (9) видно, що для доведення iснування i неперервностi перших похiдних по t, x достатньо довести, що послiдовностi ∂um i (t, x) ∂x , i = 1, . . . , n, m = 0, 1, . . . , рiвномiрно збiгаються при t ∈ R, x ∈ R. Аналогiчно тому, як було доведено оцiнки (4), враховуючи (4) – (7), (8), можна пока- зати, що при всiх m ≥ 1, t ∈ R, x ∈ R виконуються оцiнки∣∣∣∣∂um i (t, x) ∂x − ∂um−1 i (t, x) ∂x ∣∣∣∣ ≤ Ñ θ̃m−1, i = 1, . . . , n, (10) де Ñ > 2L α ` — достатньо велика додатна стала, а θ̃ — деяка додатна стала (залежить вiд α, L, N, Ñ , K, `) така, що при достатньо малому ` виконується умова θ̃ < 1. ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2005, т . 8, N◦ 2 158 Н. I. БЛАЩАК Iз (10) випливає, що послiдовностi ∂um i (t, x) ∂x , i = 1, . . . , n, m = 0, 1, . . . , рiвномiрно збiгаються при t ∈ R, x ∈ R до неперервних функцiй ∂Wi(t, x) ∂x , i = 1, . . . , n. Теорему доведено. 1. Блащак Н. I., Пелюх Г. П. Про обмеженi на R2 розв’язки одного класу систем нелiнiйних рiвнянь з частинними похiдними i лiнiйними вiдхиленнями аргументiв // Iнтегральнi перетворення та їх застосу- вання до крайових задач. — Київ: Iн-т математики НАН України, 1997. — С. 29 – 33. 2. Петровский И. Г. Лекции об уравнениях с частными производными. — М.: Физматгиз, 1961. — 400 с. 3. Мышкис А. Д. О некоторых проблемах теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся ар- гументом // Дифференциальные уравнения с отклоняющимся аргументом. — Киев: Наук. думка, 1977. — С. 221 – 247. Одержано 29.04.2005 ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2005, т . 8, N◦ 2
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-177882
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1562-3076
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T15:18:24Z
publishDate 2005
publisher Інститут математики НАН України
record_format dspace
spelling Блащак, Н.І.
2021-02-17T06:49:25Z
2021-02-17T06:49:25Z
2005
Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними / Н.І. Блащак // Нелінійні коливання. — 2005. — Т. 8, № 2. — С. 154-158. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
1562-3076
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177882
517.9
Одержано достатнi умови iснування перiодичних розв’язкiв системи нелiнiйних диференцiальнофункцiональних рiвнянь з частинними похiдними.
Sufficient conditions for existence of periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functional equations are obtained.
uk
Інститут математики НАН України
Нелінійні коливання
Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
О периодических решениях системы нелинейных дифференциально-функциональных уравнений с частными производными
On periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functional equations
Article
published earlier
spellingShingle Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
Блащак, Н.І.
title Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
title_alt О периодических решениях системы нелинейных дифференциально-функциональных уравнений с частными производными
On periodic solutions of a system of nonlinear partial differential-functional equations
title_full Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
title_fullStr Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
title_full_unstemmed Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
title_short Про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
title_sort про періодичні розв'язки системи нелінійних диференціально-функціональних рівнянь з частинними похідними
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177882
work_keys_str_mv AT blaŝakní properíodičnírozvâzkisisteminelíníinihdiferencíalʹnofunkcíonalʹnihrívnânʹzčastinnimipohídnimi
AT blaŝakní operiodičeskihrešeniâhsistemynelineinyhdifferencialʹnofunkcionalʹnyhuravneniisčastnymiproizvodnymi
AT blaŝakní onperiodicsolutionsofasystemofnonlinearpartialdifferentialfunctionalequations