Common periodic trajectories of two mappings

For a map f ∈ Cr (I, I), r > 0, we consider the problem of the existence of a map close to it and having the common periodic trajectories of given periods with f.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Matviichuk, M. Yu., Матвійчук, М. Ю.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Englisch
Veröffentlicht: Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2008
Online Zugang:https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3210
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
Завантажити файл: Pdf

Institution

Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
_version_ 1860509260716179456
author Matviichuk, M. Yu.
Матвійчук, М. Ю.
author_facet Matviichuk, M. Yu.
Матвійчук, М. Ю.
author_sort Matviichuk, M. Yu.
baseUrl_str https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/oai
collection OJS
datestamp_date 2020-03-18T19:48:23Z
description For a map f ∈ Cr (I, I), r > 0, we consider the problem of the existence of a map close to it and having the common periodic trajectories of given periods with f.
first_indexed 2026-03-24T02:38:17Z
format Article
fulltext UDK 517.9 M. G. Matvijçuk (Ky]v. nac. un-t im. T. Íevçenka) SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| For a map f ∈ C I Ir ( , ) , r ≥ 0, we consider the problem of the existence of a map close to it and having the common periodic trajectories of given periods with f. Dlq otobraΩenyq f ∈ C I Ir ( , ) , r ≥ 0, rassmatryvaetsq problema suwestvovanyq blyzkoho k nemu otobraΩenyq, ymegweho s f obwye peryodyçeskye traektoryy zadann¥x peryodov. DoslidΩennq periodyçnyx tra[ktorij [ odni[g z central\nyx problem teori] dynamiçnyx system. U danij statti rozhlqda[t\sq problema isnuvannq spil\nyx periodyçnyx tra[ktorij kil\kox vidobraΩen\. Deqki aspekty ci[] problemy roz- hlqnuto v [1]. Motyvaciq do rozhlqdu vkazano] zadaçi poxodyt\ z teori] zaxystu informaci]. Dva neperervnyx vidobraΩennq vidrizka v sebe moΩna rozhlqdaty qk dva klgçi, koΩen z qkyx mistyt\sq v odnij iz storin. Qkwo obydva klgçi ob’[dnaty, to ot- ryma[mo zaßyfrovanu informacig — mnoΩynu spil\nyx periodiv. V roboti my faktyçno pokazu[mo, wo nabir potribnyx dlq ci[] mety klgçiv [ dostatn\o ba- hatym. Nexaj f, f̃ ∈ C I Ir( , ) , r ≥ 0, i J f f, ˜( ) = x I f xi{ ∈ ( ) = ˜ ( )f xi , i = 1, 2, …} [ mnoΩynog spil\nyx tra[ktorij. MnoΩyna J f f, ˜( ) [ invariantnog vidnosno vidobraΩen\ f, f̃ ta zamknenog. Nexaj, qk zavΩdy, Per ( )f poznaça[ mnoΩynu periodyçnyx toçok vidobra- Ωennq f, a p f( ) [ pidmnoΩynog mnoΩyny natural\nyx çysel, wo sklada[t\sq z periodiv periodyçnyx tra[ktorij f. Poklademo Per ( , ˜)f f = J f f, ˜( ) ∩ Per ( )f i poznaçymo çerez p f f, ˜( ) pidmnoΩynu mnoΩyny p f( ), qku skladagt\ periody tra[ktorij z Per ( , ˜)f f . Nexaj Pern f( ) — mnoΩyna toçok periodu n vidobraΩennq f. Nahada[mo vidomu teoremu O. M. Íarkovs\koho: Qkwo Pern f( ) ≠ ∅ dlq deqkoho natural\noho n, to Per ′n f( ) ≠ ∅ dlq bud\-qkoho ′n n≺ , de ≺ vy- znaça[t\sq takym uporqdkuvannqm natural\nyx çysel: 1 2 2 52≺ ≺ ≺ ≺… ⋅ 2 3 2 2 52 2 2≺ ≺ ≺ ≺⋅ … ⋅ 2 3≺ ⋅ 2 9 7 5 3≺ ≺ ≺ ≺ ≺… . (1) Budemo hovoryty, wo vidobraΩennq f [ typu n, qkwo n — maksymal\ne vid- nosno porqdku (1) çyslo z p f( ). MoΩe trapytys\, wo p f( ) = {1, 2, 22 , 23, … }, i, otΩe, maksymal\noho vidnosno porqdku (1) çysla v p f( ) ne isnu[. Todi kaΩut\, wo f [ typu 2∞ . Osnovnym rezul\tatom statti [ taka teorema. Teorema. Nexaj vidobraΩennq f ne [ typu 2∞ . Todi dlq dovil\nyx pidmno- Ωyny M � p f( ) i dodatnoho çysla ε isnu[ fε ∈ C I Ir( , ) take, wo f x( ) – – f x Crε( ) < ε i p f f( , )ε = M. Dovedennq polqha[ u vidßukanni zamkneno] mnoΩyny K � I, qka mistyt\ pe- riodyçni tra[ktori] vidobraΩennq f periodiv lyße z M. Tobto K ma[ zadovol\- nqty umovy © M. G. MATVIJÇUK, 2008 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 937 938 M. G. MATVIJÇUK K f∩ Per ( ) � p M p f ∈ ∪ Per ( ), (2) ∀ ∈p M K fp: ( )∩ Per ≠ ∅. (3) Qkwo vidpovidna mnoΩyna isnu[, to dosyt\ poklasty f xε( ) = f x( ) + δe x K x x K x – , – , – , , 1 1 dist dist∩ ∩∞( ]( ) +∞[ )( ) , de dist ( , )x ∅ = + ∞. Todi fε ∈ C I Ir( , ) , f x( ) – f x Crε( ) < ε dlq dostatn\o maloho δ = δ ε( ) , J f f( , )ε = K i, otΩe, p f f( , )ε = M. ZauvaΩymo, wo u vypadku skinçenno] mnoΩyny M teorema dovodyt\sq pros- to: dosyt\ vzqty K = Tpp M∈∪ , de Tp — deqkyj cykl periodu p. Oskil\ky M [ skinçennog, to K takoΩ [ skinçennog, a otΩe, zamknenog. Umovy (2), (3) vy- konugt\sq. Analohiçni mirkuvannq pokazugt\, wo pry dovedenni moΩna vidkynuty vid M dovil\nu skinçennu kil\kist\ elementiv. Tobto qkwo my dovedemo teoremu dlq menßo] mnoΩyny, to dlq poçatkovo] vona takoΩ bude dovedena. Vvedemo neobxidni dlq podal\ßoho vykladu oznaçennq ta dovedemo dopo- miΩni tverdΩennq. Oznaçennq 1. Nexaj x y1 1,[ ], x y2 2,[ ] � I . Budemo hovoryty, wo vidrizok x y1 1,[ ] nakryva[ (Ef-nakryva[) vidrizok x y2 2,[ ], qkwo vidrizok z kincqmy f x( )1 , f y( )1 mistyt\ x y2 2,[ ], i poznaçatymemo ce x y1 1,[ ] → x y2 2,[ ] abo x y2 2,[ ] ← x y1 1,[ ]. ZauvaΩennq. Qkwo x y1 1,[ ] → x y2 2,[ ], to f x y1 1,[ ]( ) � x y2 2,[ ]. Dlq dvox vidrizkiv I, J zapys ∂I → ∂J abo ∂J ← ∂I (tut ∂I — meΩa vid- rizka I) oznaçatyme, wo obrazom mnoΩyny ∂I [ mnoΩyna ∂J . Budemo hovoryty, wo vidrizok x y1 1,[ ] toçno nakryva[ vidrizok x y2 2,[ ], qk- wo f x y( , )1 1( ) = ( , )x y2 2 , i poznaçatymemo x y1 1,[ ] Æ x y2 2,[ ] abo x y2 2,[ ] ¨ ¨ x y1 1,[ ]. Lema 1. Qkwo x y1 1,[ ] Æ x y2 2,[ ], to f x y1 1,[ ]( ) = x y2 2,[ ], f x y1 1,{ }( ) = = x y2 2,{ } . Zokrema, x y1 1,[ ] → x y2 2,[ ]. Dovedennq. Dosyt\ dovesty perßu rivnist\. MnoΩyna f x y1 1,[ ]( ) [ kom- paktom, oskil\ky [ obrazom kompaktu pry neperervnomu vidobraΩenni. Zokrema, f x y1 1,[ ]( ) — zamknena mnoΩyna. Tomu f x y1 1,[ ]( ) � cl ( , )x y2 2( ) = x y2 2,[ ]. Ta- koΩ f x y1 1,[ ]( ) = f x ycl ( , )1 1( )( ) � cl f x y( , )1 1( )( ) = cl ( , )x y2 2( ) = x y2 2,[ ]. Ma[mo f x y1 1,[ ]( ) = x y2 2,[ ]. Lemu dovedeno. Lema 2. Qkwo x y1 1,[ ] → x y2 2,[ ] i ∆ f x y1 1,[ ] ≡ f y( )1 – f x( )1 ≠ 0, to isnu[ vidrizok x y3 3,[ ] � x y1 1,[ ] takyj, wo x y3 3,[ ] Æ x y2 2,[ ] i ∆ f x y3 3,[ ] × × ∆ f x y1 1,[ ] > 0. Dovedennq. Nexaj, napryklad, ∆ f x y1 1,[ ] > 0, tobto f x( )1 ≤ x2, f y( )1 ≥ ≥ y2. Poklademo x3 : = max , ( )x x y f x x∈[ ] ={ }1 1 2 , y3 : = min , ( )x x y f x y∈[ ] ={ }3 1 2 . Za vyznaçennqm x y3 3,[ ] � x y1 1,[ ] i ∆ f x y3 3,[ ] = y2 – x2 > 0. Teorema Koßi pro promiΩne znaçennq harantu[ vklgçennq f x y( , )3 3( ) � ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| 939 � ( , )x y2 2 . Vodnoças dlq bud\-qkoho x ∈ ( , )x y3 3 vykonu[t\sq nastupne: f x( ) > x2, bo inakße, oskil\ky f y( )1 ≥ y2 > x2, na intervali ( , )x y1 1 znaj- det\sq toçka z f x– ( )1 2 , wo nemoΩlyvo za vyznaçennqm toçky x3; f x( ) < y2 analohiçno z uraxuvannqm f x( )3 = x2 < y2 i vyznaçennq toçky y3. OtΩe, f x y( , )3 3( ) � ( , )x y2 2 i f x y( , )3 3( ) � ( , )x y2 2 . Zvidsy x y3 3,[ ] Æ x2[ , y2]. U vypadku ∆ f x y1 1,[ ] < 0 dosyt\ poklasty x3 : = max x x∈[{ 1 , y f x1] ( ) = = y2}, y3 : = min x x∈[{ 3 , y f x1] ( ) = x2}. Lemu dovedeno. Oznaçennq 2. Budemo hovoryty, wo skinçenna poslidovnist\ natural\nyx çysel i1, i2, … , in [ prostog, qkwo n — najmenßyj period neskinçenno] po- slidovnosti i1, i2, … , in , i1, i2, … , in , … . Zafiksu[mo deqkyj cykl B = β1{ < β2 < … < βm}, de m ≥ 3. Lema 3. Nexaj In Æ In –1 Æ … Æ I2 Æ I1 → In , I j � β βi ij j[ ]+, 1 , j = 1, n . Todi isnu[ x In∈ take, wo f xn( ) = x i f xj ( ) ∈ In j– , j = 0 1, –n . Qkwo pry c\omu x B∉ i poslidovnist\ in , in –1, … , i1 [ prostog, to x — toçka pe- riodu n. Dovedennq. Za lemogE1 ta zauvaΩennqm 1 ma[mo f In( ) = In –1, f In( )–1 = In – 2 , … , f I( )2 = I1, f I( )1 � In . (4) Zvidsy f In n( ) � In . Za teoremog Koßi isnu[ x In∈ take, wo f xn( ) = x. Krim toho, z (4) ma[mo f xj ( ) ∈ In j– , j = 0 1, –n . Prypustymo, wo x B∉ i x — toçka periodu k, k < n. Todi dlq bud\-qkoho n1 ma[mo f xn k1 + ( ) = f xn1 ( ) , otΩe, vidrizky β βi ip p[ ]+, 1 ta β βi is s ,[ ]+1 pry p s– = k magt\ spil\nu toçku, qka pry c\omu [ vnutrißn\og, bo x B∉ . Tomu β βi ip p[ ]+, 1 = β βi is s[ ]+, 1 i ip = is pry p s– = k. Takym çynom, k — period po- slidovnosti in , in –1, … , i1, in , in –1, … , i1,E… . Otrymaly supereçnist\ z tym, wo poslidovnist\ in , in –1, … , i1 [ prostog. Lemu dovedeno. Lema 4. Nexaj dlq vidrizkiv I j � β βi ij j[ ]+, 1 magt\ misce nakryttq In Æ In –1 Æ … Æ I2 Æ I1 Æ β βi in n , +[ ]1 , (5) β βi in n , +[ ]1 → β βi in n , +[ ]1 . (6) Prypustymo, wo vykonugt\sq umovy: a) In � β βi in n , +( )1 ; b) ∆ f jj n I=∏ 1 > 0; v) poslidovnist\ in , in –1, … , i1, a takoΩ poslidovnosti vyhlqdu i i i i i i i i i i i in n n n n n k n n n r , , , , , , , , , , , , , , ,– – –1 1 1 1 1 1… … … … … � ��� ��� � ��� ��� � ��� ���� ��������� ��������� � �� �� , de k ≥ 1, r = 1, n , [ prostymy. Todi isnu[ takyj nabir Tp{ — cykl dovΩyny p p ≥ n} , wo ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 940 M. G. MATVIJÇUK Tp p n= ∞      ′ ∪ ∩ Per ( )f � Pern f( ). (7) Dovedennq. Za nakryttqmy (5) pobudu[mo induktyvno poslidovnist\ vidriz- kiv I kk j,{ ≥ 1, j = 1, n}. I1 1, : Oskil\ky I1 Æ β βi in n , +[ ]1 i In � βin[ , βin + ]1 , to I1 → In . Za lemogE2 isnu[ vidrizok I1 1, � I1 takyj, wo I1 1, Æ In i ∆ f I1 1, ⋅ ∆ f I1 > 0. I1 2, : Ma[mo I2 → I1 1, . Za lemogE2 isnu[ vidrizok I1 2, � I2 takyj, wo I1 2, Æ Æ I1 1, i ∆ f I1 2, ⋅ ∆ f I2 > 0. I n1, : Vykorystavßy nakryttq In → I n1 1, – , otryma[mo vidrizok I n1, � In z vlastyvostqmy I n1, Æ I n1 1, – , ∆ f nI1, ⋅ ∆ f nI > 0. I2 1, : Znovu rozhlqnemo nakryttq I1 1, Æ In � I n1, . Zvidsy I1 1, → I n1, . Za le- mogE2 isnu[ vidrizok I2 1, � I1 1, takyj, wo I2 1, Æ I n1, , ∆ f I2 1, ⋅ ∆ f I1 1, > 0. TakoΩ za pobudovog ∆ f I1 1, ⋅ ∆ f I1 > 0. PeremnoΩyvßy dvi ostanni nerivnosti, otryma[mo ∆ f I2 1, ⋅ ∆ f I1 1 2 ,( ) ⋅ ∆ f I1 > 0, zvidky ∆ f I2 1, ⋅ ∆ f I1 > 0. ProdovΩuvatymemo cej proces neskinçenno. V rezul\tati otryma[mo posli- dovnist\ vidrizkiv I kk j,{ ≥ 1, j = 1, n}, wo zadovol\nq[ vlastyvosti β βi in n , +[ ]1 ¨ I1 ¨ I2 ¨ … ¨ In –1 ¨ In ¨ I1 1, ¨ I1 2, ¨ … … ¨ I n1 1, – ¨ I n1, ¨ I2 1, ¨ I2 2, ¨ … ¨ I n2 1, – ¨ I n2, ¨ … , (8) ∀ = ⊇ ⊇ ⊇j n I I I Ij j j j1 1 2 3, : , , , � … � Ik j k , = ∞ 1 ∩ = : I j , (9) ∀ ≥k 1, j = 1, n: ∆ ∆f k j f jI I, ⋅ > 0. (10) Dovedemo, wo ∀ ≥k 1: ∂I fj n⊆ Per ( ). (11) Z (8) za lemogE1 ma[mo ∂Ik n, → ∂Ik n, –1 → … → ∂Ik,2 → ∂Ik,1 → ∂Ik n– ,1 , k ≥ 1. (12) Sprqmu[mo v (12) k do ∞: ∂In → ∂In –1 → … → ∂I2 → ∂I1 → ∂In. (13) Z vlastyvosti (9) ta umovy a) lemy 4 baçymo, wo ∂I j j n =1∪ ne mistyt\ toçok cyklu B. Qk i v dovedenni lemy 3, vykorystovugçy prostotu poslidovnosti in , in –1, … , i1, moΩna pokazaty, wo vsi periody toçok z ∂I j j n =1∪ [ kratnymy n. Nam potribno dovesty, wo vony dorivnggt\ n. ZauvaΩymo, wo ∆ f ⋅ ⋅[ ], — neperervna funkciq vid kinciv vidrizka. Tomu, sprqmuvavßy v (10) k do ∞, otryma[mo ∀ =j n1, E: ∆ ∆f j f jI I⋅ ≥ 0 . (14) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| 941 Rozhlqnemo dva vypadky: 1. Odna z nerivnostej (14) peretvorg[t\sq na rivnist\. Todi isnu[ j take, wo ∆ f jI = 0, i, otΩe, f I j∂( ) — odnotoçkova mnoΩyna. Z (13) vydno, wo vsi ∂I j skladagt\sq z odni[] toçky i ∂I j j n =1∪ utvorg[ cykl dovΩyny n. 2. Vsi nerivnosti (14) [ strohymy. PeremnoΩymo ]x: ∆ f j j n I=∏ 1 ⋅ ∆ f jj n I=∏ 1 > > 0. Zvidsy za umovog b) ma[mo ∆ f j j n I = ∏ 1 > 0. (15) Nexaj I1 = a b,[ ]. Todi z (13) ta (15) otrymu[mo sign f b f an n( ) – ( )( ) = sign f f b f f an n– –( ) – ( )1 1( ) ( )( ) = = sign signf b f a In n f – –( ) – ( )1 1 1( ) ∆ = = sign sign signf b f a I In n f f – –( ) – ( )2 2 2 1( ) ∆ ∆ = … … = j n f jI = ∏ 1 sign ∆ = sign j n f jI = ∏       1 ∆ = 1. OtΩe, f bn( ) > f an( ). TakoΩ f a bn ,{ }( ) = a b,{ }, tomu f an( ) = a, f bn( ) = b i ∂I j j n =1∪ rozpada- [t\sq na dva cykly periodu n. OtΩe, v obox vypadkax vklgçennq (11) vykonugt\sq. Poznaçymo çerez Tn deqkyj cykl dovΩyny n z ∂I j j n =1∪ . Analohiçno, vykorystovugçy nakryttq (6), pobudu[mo poslidovnist\ vidriz- kiv J kk r,{ ≥ 1, r = 0, n}. Poklademo J1 0, : = I n1, . Dali za nakryttqm (6), vykorystavßy lemuE2, pobu- du[mo vidrizky J1 1, , J1 2, , … , J n1, � β βi in n[ ]+, 1 taki, wo J1 0, ¨ J1 1, ¨ J1 2, ¨ … ¨ J n1, . (16) Poklademo J2 0, : = I n2, . Za vlastyvistg (9) ma[mo J2 0, � J1 0, . Za nakryttq- my (16) pobudu[mo analohiçnyj lancgh vidrizkiv J2 0, ¨ J2 1, ¨ J2 2, ¨ … … ¨ J n2, (tut my navit\ ne vidslidkovu[mo velyçyny ∆ f k rJ , , oskil\ky vony nam ne znadoblqt\sq). ProdovΩymo cej proces neskinçenno. V rezul\tati ot- ryma[mo poslidovnist\ vidrizkiv J kk r,{ ≥ 1, r = 0, n} z vlastyvostqmy ∀ ≥k 1 : Ik n, = Jk,0 ¨ Jk,1 ¨ Jk,2 ¨ … ¨ Jk n, , (17) ∀ =r n0, : In ⊇ J r1, ⊇ J r2, ⊇ J Jr k r k 3 1 , ,⊇ … ⊇ = ∞ ∩ = : Jr . (18) Z vlastyvosti (17) za lemogE1 ma[mo ∀ ≥k 1: ∂Ik n, = ∂ ∂ ∂ ∂J J J Jk k k k n, , , ,0 1 2← ← ← … ← . Sprqmu[mo tut k do ∞ : ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 942 M. G. MATVIJÇUK ∂In = ∂ ∂ ∂ ∂J J J Jn0 1 2← ← ← … ← . (19) Pobudu[mo we odyn nabir vidrizkiv L qq r k j, , ,{ ≥ 1, r = 1, n , k = 1, q , j = 1, n}. Zafiksu[mo dovil\ne çyslo r ∈ 1{ , 2, … , n} . Z vlastyvostej (8) i (18) ma[mo J r1, ← I1 1, ¨ I1 2, ¨ … ¨ I n1, . Zastosuvavßy do cyx nakryttiv n raziv lemuE2, znajdemo vidrizky L r1 1 1, , , � � I1 1, , L r1 1 2, , , � I1 2, , … , L r n1 1, , , � I n1, taki, wo J r1, ¨ L r1 1 1, , , ¨ L r1 1 2, , , ¨E… ¨ L r n1 1, , , . (20) Oskil\ky J r2, � J r1, i L r n1 1, , , � I n1, , to z (8) i (20) ma[mo J Lr r2 1 1 1, , , ,← ¨ L r1 1 2, , , ¨E… ¨ L r n1 1, , , ← I2 1, ¨ I2 2, ¨ … ¨ I n2, . Do cyx nakryttiv znovu zastosovu[mo lemuE2. Znaxodymo vidrizky L Lr r2 1 1 1 1 1, , , , , ,⊆ , L Lr r2 1 2 1 1 2, , , , , ,⊆ , … , L Lr n r n2 1 1 1, , , , , ,⊆ , L Ir2 2 1 2 1, , , ,⊆ , L Ir2 2 2 2 2, , , ,⊆ , … , L Ir n n2 2 2, , , ,⊆ taki, wo J r2, ¨ L r2 1 1, , , ¨ L r2 1 2, , , ¨E… ¨ L r n2 1, , , ¨ L r2 2 1, , , ¨ ¨ L r2 2 2, , , ¨ … ¨ L r n2 2, , , . Na q-mu kroci ma[mo nakryttq J Lq r q r, – , , ,← 1 1 1 ¨ Lq r– , , ,1 1 2 ¨E… ¨ Lq r n– , , ,1 1 ¨ Lq r– , , ,1 2 1 ¨ ¨ Lq r– , , ,1 2 2 ¨ … ¨ Lq r n– , , ,1 2 ¨ … ¨ Lq r q n– , , – ,1 1 ← ← Iq,1 ¨ Iq,2 ¨E… ¨ Iq n, . Za lemogE2 znajdemo vidrizky Lq r k j, , , , k = 1, q , j = 1, n , qki zadovol\nqgt\ umo- vy ∀ =k q1 1, – , j = 1, n : L Lq r k j q r k j, , , – , , ,⊆ 1 , ∀ =j n1, : L Iq r k j q j, , , ,⊆ , J Lq r q r, , , ,← 1 1, ∀ =k q1, , j = 1 1, –n : L Lq r k j q r k j, , , , , ,← +1, ∀ =k n1 1, – E: L Lq r k n q r k, , , , , ,← +1 1. Takym çynom, zastosuvavßy bahato raziv lemuE2, pobudu[mo nabir vidrizkiv L qq r k j, , ,{ ≥ 1, r = 1, n , k = 1, q , j = 1, n}, wo zadovol\nqgt\ umovy Jq,1 ¨ Jq,2 ¨E… ¨ Jq r, ¨ Lq r, , ,1 1 ¨ Lq r, , ,1 2 ¨… ¨ Lq r n, , ,1 ¨ ¨ Lq r, , ,2 1 ¨ Lq r, , ,2 2 ¨E… ¨ Lq r n, , ,2 ¨E… ¨ Lq r q, , ,1 ¨ Lq r q, , ,2 ¨E… …E¨ Lq r q n, , , ← Jq,1, (21) ∀ ≥k 1, j = 1, n : I L L Lk j k r k j k r k j k r k j, , , , , , , , , ,⊇ ⊇ ⊇ ⊇ …+ +1 2 …E ⊇ = ∞ Lq r k j q k , , ,∩ = : Lr k j, , . (22) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| 943 Z vlastyvosti (21) za lemogE1 ma[mo ∀ ≥k 1, q ≥ k : ∂ ∂ ∂J L Lq r q r q r, , , , , , ,← ←1 1 1 2 ← … ← ∂Lq r n, , ,1 ← ← ∂ ∂ ∂L L Lq r q r q r n, , , , , , , , ,2 1 2 2 2← ← … ← ← … ← ∂Lq r q, , ,1 ← ← ← … ←∂ ∂L Lq r q q r q n, , , , , ,2 . Sprqmu[mo q do ∞. Vraxuvavßy dovil\nist\ k, otryma[mo ∂ ∂ ∂J L Lr r r← ←, , , ,1 1 1 2 ← … ← ∂Lr n, ,1 ← ∂Lr, ,2 1 ← ∂Lr, ,2 2 ← … … ← ∂Lr n, ,2 ← … ← ∂Lr q, ,1 ← ∂Lr q, ,2 ← … ← ∂Lr q n, , ← … . (23) Poklademo S = ∂I j j n =       1 ∪ ∪ ∂Jr r n =       1 ∪ ∪ ∂Lr k j j n kr n , , == ∞ =       111 ∪∪∪ . VaΩlyvist\ mnoΩyny S vyqvyt\sq pizniße: bude pokazano, wo S � � Tpp n= ∞( )′∪ , de dlq koΩnoho p ≥ n Tp — cykl periodu p. Doslidymo budovu S. Z vlastyvostej (13), (19) i (23) ma[mo taku sxemu: ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ J L L L L L J L L L L L J L L n n n n n n n n ← ← ← … ← ← ← ← … ↓ ↓ ← ← ← … ← ← ← ← … ↓ ← ← , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 1 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 2 ←← … ← ← ← ← … ↓ ← ← … ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ L L L I I I I n n n 1 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 , , , , , , – .↖ ↙ OtΩe, mnoΩyna S sklada[t\sq wonajbil\ße z 2n homokliniçnyx tra[kto- rij, koΩna z qkyx „prykleg[t\sq” do cyklu periodu n. Z budovy S vydno, wo S ∩ Per ( )f � Pern f( ). (24) Perejdemo do pobudovy cykliv Tp pry p > n (mnoΩyna Tn v nas vΩe [). Nexaj p — deqke fiksovane natural\ne çyslo, bil\ße za n. Todi vono odno- znaçno poda[t\sq u vyhlqdi p = qn + s, q ≥ 1, s ∈ 1{ , 2, … , n} . Z vlastyvosti (21) za lemogE3 isnugt\ toçky γ q s k j p , , , ( ) ∈ Lq s k j, , , , k = 1, q , j = = 1, n , εq r p , ( ) ∈ Jq r, , r = 1, s , taki, wo ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 944 M. G. MATVIJÇUK ε ε ε γ γ γq p q p q s p q s p q s p q s n p , ( ) , ( ) , ( ) , , , ( ) , , , ( ) , , , ( ) 1 2 1 1 1 2 1← ← … ← ← ← ← … ← ← ← γ γ γ γ γq s p q s p q s n p q s p q s p , , , ( ) , , , ( ) , , , ( ) , , , ( ) , , , ( ) 1 1 1 2 1 1 1 1 2← ← … ← ← … ← ← ← … … ← γ εq s n p q p , , , ( ) , ( ) 1 1← . (25) Poklademo Tp = γ q s k j p , , , ( ){ , k = 1, q , j = 1, n; εq r p , ( ) , r = 1, s} . MnoΩyna Tp ne mis- tyt\ toçok cyklu B xo aç( b tomu, wo εq s p , ( ) ∈ Jq s, � In , i za umovog a) lemyE4 In � βin( , βin + ))1 . Z umovy v) lemyE4, zastosovugçy mirkuvannq z dovedennq le- myE3, otrymu[mo, wo Tp — cykl periodu p. Utoçnymo misce roztaßuvannq toçok cyklu Tp . Za pobudovog ma[mo γ q s p , , , ( ) 1 1 ∈ Lq s, , ,1 1 � I1 1, , tomu γ q s p , , , ( ) 1 1 ∈ I1 1, . Dovedemo, wo γ q s p , , , ( ) 1 1 ∉ I2 1, . Dijsno, nexaj γ q s p , , , ( ) 1 1 ∈ I2 1, . Oskil\ky na pidstavi (8) magt\ misce nakryttq I2 1, → I n1, → I n1 1, – , to f q s p2 1 1γ , , , ( )( ) ∈ I n1 1, – � β βi in n– , –1 11[ ]+ . Ale zhidno z (25) f q s p2 1 1γ , , , ( )( ) = εq s p , – ( ) 1 tut( qkwo s = 1, to moΩna vvaΩaty f q s p2 1 1γ , , , ( )( ) = εq p , ( ) 0 = = γ q s q n p , , , ( ) ) . Tomu f q s p2 1 1γ , , , ( )( ) ∈ In � βin[ , βin + ]1 . OtΩe, vidrizky βin –1[ , βin –1 1+ ] ta βin[ , βin + ]1 magt\ spil\nu toçku f q s p2 1 1γ , , , ( )( ), qka [ vnutrißn\og dlq nyx obox, tomu wo Tp ∩ B = ∅. OtΩe, in = in –1. Rozhlqdagçy nastupni iteraci] toçky γ q s p , , , ( ) 1 1, baçymo, wo in –1 = in – 2 , in – 2 = = in – 3, … , i2 = i1. Ale poslidovnist\ in , in –1, … , i1 [ prostog (umova v) le- myE4), tomu ]] çysla ne moΩut\ buty vsi odnakovymy. Otrymaly supereçnist\. OtΩe, γ q s p , , , ( ) 1 1 ∉ I2 1, . Ma[mo γ q s p , , , ( ) 1 1 ∈ I1 1, \ I2 1, . Analohiçno dovodyt\sq, wo ∀ =k q1, , j n= 1, : γ q s k j p k j k jI I, , , ( ) , ,\∈ +1 , (26) ∀ =r s1, : εq r p q r q rJ J, ( ) , ,\∈ +1 , (27) ∀ =k q1, , j n= 1, : γ q s k j p q s k j q s k jL L, , , ( ) , , , , , ,\∈ +1 . (28) Za takog sxemog moΩna vydilyty nabir cykliv T pp{ ≥ n} . Dovedemo vklgçennq (7). Oskil\ky vykonu[t\sq (24), to dostatn\o dovesty, wo Tp p n= ∞      ′ ∪ � S. (29) Poklademo A = p n pT= ∞∪ . Ma[mo ′A = Tp p n= ∞      ′ ∪ = γ εq s k j p q r p p n k q j n r s, , , ( ) , ( ), , , , ; , ,= = ={ }      ′ = ∞ 1 1 1∪ = = γ q s k j p p n k q j n, , , ( ) , , , ,= ={ }      ′ = ∞ 1 1∪ ∪ εq r p p n r s, ( ), ,={ }      ′ = ∞ 1∪ = ′ ′C D∪ , ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| 945 de C = p n q s k j p = ∞ {∪ γ , , , ( ) , k q= 1, , j n= }1, , D = p n q r p = ∞ {∪ ε , ( ) , r s= }1, . Nexaj x D∈ ′. Todi isnu[ poslidovnist\ poparno riznyx toçok xi{ = εq r p i i i , ( ) , i ≥ ≥ 1} taka, wo x xi → , i → ∞ . VvaΩa[mo, wo xi = εq r p i i , ( ) ′ , i ≥ 1, de ′r ∈ 1{ , 2, … , n} [ fiksovanym (pry potrebi dosyt\ perejty do vidpovidno] pidposlidov- nosti). OtΩe, dlq bud\-qkoho i ≥ 1 xi ∈ Jq ri , ′ . Dlq koΩnoho fiksovanoho ′q isnu[ lyße skinçenna kil\kist\ çysel vyhlq- du ′q n + r, r ∈ 1{ , 2, … , n} , tomu mnoΩyna q ii{ ≥ 1} [ neobmeΩenog. Zvidsy ta z (18) otrymu[mo, wo dlq bud\-qkoho i ≥ 1 xi ∈ Jq ri i , ′= ∞ 1∩ = Jr ′ . Krim toho, z (27) vydno, wo dlq bud\-qkoho i ≥ 1 xi ∉ int Jr ′( ) , tomu x ∉ int Jr ′( ) . OtΩe, x ∈ ∂Jr ′ . Vraxovugçy dovil\nist\ toçky x D∈ ′, vyvodymo ′ ⊆D S . (30) Nexaj x C∈ ′ , x = lim , , , ( ) i q s k j p i i i i →∞ ′γ , de ′j ∈ 1{ , 2, … , n} [ fiksovanym, a toçky γ q s k j p i i i i , , , ( ) ′ — poparno riznymy. MoΩlyvi dva vypadky: 1. Poslidovnist\ ki{ E: i ≥ 1} [ obmeΩenog. Todi moΩna vvaΩaty, wo ki = = ′k , si = ′s , i ≥ 1, de ′k ≥ 1, ′s ≥ 1 — fiksovani. Z (28) ma[mo ∀ ≥i 1 : γ q s k j p q s k j q s k ji i i i L L, , , ( ) , , , , , ,\′ ′ ′ ′ + ′ ′ ′∈ 1 . (31) Sprqmuvavßy v (31) i do ∞, otryma[mo x = lim , , , ( ) i q s k j p i i →∞ ′ ′ ′γ ∈ Ls k j′ ′ ′, , � S. Ot- Ωe, x S∈ . 2. Poslidovnist\ ki{ E: i ≥ 1} ne [ obmeΩenog. Todi moΩna vvaΩaty, wo ki → ∞ , i → ∞ . Z (26) dlq bud\-qkoho i ≥ 1 ma[mo γ q s k j p i i i i , , , ( ) ′ ∈ Ik ji , ′ \ Ik ji + ′1, . Sprqmuvavßy i do ∞, otryma[mo x I j∈ ′∂ � S. My dovely, wo dlq bud\-qkoho x C∈ ′ x S∈ , zvidky z uraxuvannqm (30) ot- rymu[mo (29), a otΩe, i (7). Lemu dovedeno. Lema 5. Nexaj vidobraΩennq f ma[ periodyçnu tra[ktorig, dovΩyna qko] ne [ stepenem dvijky, i m ⋅ 2l (de m > 1 [ neparnym) — najbil\ße v porqdku (1) çyslo z p f( ) . Todi dlq koΩnoho n ≠ 1, 2, 22 , … , 2l vykonu[t\sq ekviva- lentnist\ x fn∈Per ( ) ⇔ n x f l n l l 2 2 2 , . / ∈ ( )     Per Dovedennq. Neobxidnist\. Nexaj x fn∈Per ( ). Todi z porqdku (1) vydno, wo n l 2 . Krim toho, lehko baçyty, wo x ∈ Pern f l 1 2( ) , de n1 = n n l, 2( ) . Oskil\- ky n l 2 , to n l, 2( ) = 2l . Zvidsy n1 = n l2 . Dostatnist\. Nexaj n l 2 i x ∈ Per n l l f /2 2( ) . Todi x — periodyçna toçka dlq vidobraΩennq f. Nexaj n2 — ]] period. Potribno dovesty, wo n2 = n. Ma[- mo n l2 = n n l 2 2 2,( ) . Rozhlqnemo dva vypadky: ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 946 M. G. MATVIJÇUK (i) n l2 parne. Todi n l 2 12 + , i, otΩe, n l2 = n n l 2 2 2,( ) = n l 2 2 . Zvidsy n = n2. (ii) n l2 neparne. Oskil\ky za umovog lemy n ≠ 2l , to n = m1 ⋅ 2l , de m1 > 1 [ neparnym. Ma[mo n2 = n nl l 2 2,( ). Zvidsy n2 ∈ n l2{ , n l2 1– , … , n 2 , n = m1{ , m1 2⋅ , … , m l 1 12⋅ – , m l 1 2⋅ }. Ale m1 , m 1 ⋅ 2, … , m1 ⋅ 2 1l – m ⋅ 2l , tomu n2 = = m1 ⋅ 2l = n. Lemu dovedeno. Dovedennq teoremy. Rozhlqnemo spoçatku vypadok, koly vidobraΩennq f ma[ cykl neparnoho periodu, bil\ßoho za 1, i nexaj m = 2k + 1 — najmenßyj ta- kyj period. Zafiksu[mo periodyçnu tra[ktorig B = β1{ < β2 < … < βm} periodu m. Qk vidomo [2], indukovana nym na mnoΩyni 1{ , 2, … , m} perestanovka π ma[ vyh- lqd π2 1k + = 1 2 3 1 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 1 … + + … + + + … + …     k k k k k k k k k , abo ′ +π2 1k = 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 … + + … + + … + … +     k k k k k k k k k k k– . Budemo vvaΩaty, wo π = π2 1k + . Vypadok π = ′ +π2 1k rozhlqda[t\sq analo- hiçno. ZauvaΩymo, wo ∆ f β β1 2 0,[ ] > , ∆ f j jβ β, +[ ] <1 0 ∀ =j k2 2, . (32) Rozhlqnemo okremo dva vypadky: 1. M mistyt\ neskinçennu kil\kist\ neparnyx çysel. Vyberemo najmenße neparne n M∈ , n ≥ 2k + 3. MoΩna vvaΩaty, wo s ≥ ≥ 2k + 3 dlq bud\-qkoho s M∈ . Poklademo i k1 = , i k2 2= + , i k3 1= – , i k4 3= + , … , i k2 3 2– = , i kk2 2 2– = , i k2 1 1– = , (33) i i i kk k n2 2 1 1= = … = = ++ . Todi, qk vydno zi struktury perestanovky π2 1k + , β β β β β βi i f i i f f i i f n n n n , , , – –+ + +[ ] → [ ] → … → [ ] →1 1 11 1 2 1 → [ ] → [ ]+ + f i i f i in n β β β β 1 1 1 1, , , (34) β β β βi i f i in n n n , ,+ +[ ] → [ ]1 1 . (35) Zastosovugçy lemuE2 do nakryttiv (34), otrymu[mo nabir vidrizkiv z vlasty- vostqmy ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 SPIL|NI PERIODYÇNI TRA{KTORI} DVOX VIDOBRAÛEN| 947 I I I In f n f f f f i in n Æ Æ Æ Æ Æ– ,1 2 1 1… [ ]+β β , (36) I j i ij j ⊆ [ ]+β β, 1 , j n= 1, , (37) ∆ ∆f j f i iI j j ⋅ [ ]+β β, 1 > 0, j n= 1, . (38) Vlastyvosti (35) – (37) dagt\ moΩlyvist\ zastosuvaty lemuE4. Perevirymo vykonannq umov lemy 4: a) Z umovy n ≥ 2k + 3 ma[mo in = in –1 = in – 2 = k + 1. Tomu zhidno z (36) i (37) f x( ), f x2( ) ∈ βk +[ 1 , βk+ ]2 dlq x In∈ . OtΩe, βk +{ 1 , βk+ }2 ∩ In = ∅, bo f in 2 β( ) ≡ f k 2 1β +( ) = βk ∉ βk +[ 1 , βk+ ]2 i f in β +( )1 ≡ f kβ +( )2 = βk ∉ βk +[ 1 , βk+ ]2 . Takym çynom, In � βin( , βin + )1 . b) Z (38) ma[mo ∆ f jj n I=∏ 1 ⋅ ∆ fj n =∏ 1 βi j[ , βi j + ]1 > 0. Ale zhidno z (32) iE(33) ∆ f j n i ij j = +∏ [ ] 1 1β β, = ∆ ∆f f j k i ij j β β β β1 2 2 2 1, ,[ ]⋅ [ ] = +∏ × × ∆ f k k n kβ β+ + +[ ]( )1 2 2 1 , – > 0. OtΩe, ∆ fj n jI=∏ 1 > 0. v) KoΩna z rozhlqduvanyx poslidovnostej mistyt\ v kinci taku kil\kist\ çy- sel k + 1, qka bil\ße v nij nide ne zustriça[t\sq. Tomu vsi potribni poslidov- nosti [ prostymy. OtoΩ, my moΩemo zastosuvaty lemuE4 i vydilyty nabir cykliv T pp{ ≥ n} z vlastyvistg (7). Poklademo K = cl Tpp M∈( )∪ . Todi K zadovol\nq[ umovy (2), (3), adΩe zhid- no z (7) K = p M p p M p p M p p n p p M pT T T T f ∈ ∈ ∈ ≥ ∈       ′ ⊆       ′ ⊆ ( )∪ ∪ ∪ ∪ ∪∪ ∪ Per . 2. M mistyt\ neskinçennu kil\kist\ parnyx çysel. Cej vypadok dovodyt\sq analohiçno perßomu vypadku. Dosyt\ vybraty naj- menße parne n ≥ 4k + 2, n M∈ , i rozhlqnuty nakryttq (34), (35) z inßymy ij : i1 = k, i2 = k + 2, i3 = k – 1, i4 = k + 3, … … , i k2 3– = 2, i k2 2– = 2k, i k2 1– = 2k, i k2 1– = 1, i k2 = k, i k2 1+ = k + 2, i k2 2+ = k – 1, i k2 3+ = k + 3, … … , i k4 4– = 2, i k4 3– = 2k, i k4 2– = 1, i k4 1– = i k4 = … = in = k + 1. OtΩe, koly f ma[ cykl neparnoho periodu, teoremu dovedeno. ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7 948 M. G. MATVIJÇUK Nexaj teper dovil\ne vidobraΩennq f ma[ periodyçnu tra[ktorig, period qko] ne [ stepenem dvijky, i m ⋅ 2l — najbil\ße v porqdku (1) çyslo z p f( ) . To- di budemo vvaΩaty, wo M ∩ 1{ , 2, 22 , … , 2l } = ∅. Rozhlqnemo vidobraΩennq f l2 . Vono ma[ tra[ktorig neparnoho periodu, a same, periodu m. OtΩe, dlq n\oho moΩna zastosuvaty mirkuvannq z perßo] ças- tyny dovedennq. Poklademo ′M = n nl/2{ ∈ M} . Todi isnu[ zamknena mnoΩyna K, wo zadovol\nq[ umovy K f f l l p M p∩ ∪Per Per2 2( ) ⊆ ( ) ∈ ′ , ∀ ∈ ′p M : K fp l ∩ Per 2( ) ≠ ∅. Za lemogE5 mnoΩyna K bude zadovol\nqty umovy (2), (3). Teoremu dovedeno. ZauvaΩymo, wo nakladenym v teoremi obmeΩennqm pro te, wo vidobraΩennq f ne [ typu 2∞ , ne moΩna znextuvaty. Isnu[ vidobraΩennq f typu 2∞ [3], v qkoho hranyçna mnoΩyna dlq mnoΩyny vsix periodyçnyx toçok sklada[t\sq ly- ße z odni[] neruxomo] toçky x0. Viz\memo dovil\nu neskinçennu mnoΩynu M � � Per ( )f taku, wo 1 ∉M . Todi ne isnu[ takoho vidobraΩennq f̃ , wo p f f( , ˜)= = M. Dijsno, z umovy p f f( , ˜) = M vyplyvalo b, wo znaçennq f i f̃ [ odnako- vymy na deqkij neskinçennij pidmnoΩyni vidrizka 0 1,[ ]. Zvidsy f x( )0 = ˜( )f x0 , wo supereçyt\ umovi 1 ∉M , oskil\ky x0 — neruxoma toçka. 1. Polezzi M., Aniz C. A Sharkovskii-type theorem for pairs of maps // Far East J. Dynam. Syst. – 2005. – 7, # 1. – P. 65 – 75. 2. Íarkovskyj A. N., Kolqda S. F., Syvak A. H., Fedorenko V. V. Dynamyka odnomern¥x otob- raΩenyj. – Kyev: Nauk. dumka, 1989. – 216 s. 3. Íarkovskyj A. N. O cyklax y strukture neprer¥vnoho otobraΩenyq // Ukr. mat. Ωurn. – 1965. – 17, # 3. – S. 40 – 41. OderΩano 06.03.07, pislq doopracgvannq — 24.12.07 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 7
id umjimathkievua-article-3210
institution Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
English
last_indexed 2026-03-24T02:38:17Z
publishDate 2008
publisher Institute of Mathematics, NAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv umjimathkievua/d9/65acccfe2fdd675086f8901b3edcf6d9.pdf
spelling umjimathkievua-article-32102020-03-18T19:48:23Z Common periodic trajectories of two mappings Спільні періодичні траєкторії двох відображень Matviichuk, M. Yu. Матвійчук, М. Ю. For a map f ∈ Cr (I, I), r &gt; 0, we consider the problem of the existence of a map close to it and having the common periodic trajectories of given periods with f. Для отображения f ∈ Cr (I, I), r &gt; 0, рассматривается проблема существования близкого к нему отображения, имеющего с f общие периодические траектории заданных периодов. Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2008-07-25 Article Article application/pdf https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3210 Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal; Vol. 60 No. 7 (2008); 937–948 Український математичний журнал; Том 60 № 7 (2008); 937–948 1027-3190 uk en https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3210/3166 https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3210/3167 Copyright (c) 2008 Matviichuk M. Yu.
spellingShingle Matviichuk, M. Yu.
Матвійчук, М. Ю.
Common periodic trajectories of two mappings
title Common periodic trajectories of two mappings
title_alt Спільні періодичні траєкторії двох відображень
title_full Common periodic trajectories of two mappings
title_fullStr Common periodic trajectories of two mappings
title_full_unstemmed Common periodic trajectories of two mappings
title_short Common periodic trajectories of two mappings
title_sort common periodic trajectories of two mappings
url https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3210
work_keys_str_mv AT matviichukmyu commonperiodictrajectoriesoftwomappings
AT matvíjčukmû commonperiodictrajectoriesoftwomappings
AT matviichukmyu spílʹníperíodičnítraêktoríídvohvídobraženʹ
AT matvíjčukmû spílʹníperíodičnítraêktoríídvohvídobraženʹ