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刚性二次等时向量场的临界周期分岔。 (英语) Zbl 1160.34035号

本文研究了平面自治微分系统在单参数解析摄动下,从等时中心的周期环上可以分出的最大临界周期数。我们记得,临界周期是周期函数导数的孤立零点。从极坐标系中扰动系统的表达式出发,导出了研究周期函数的一些公式。这些公式用于研究可从二次刚性等时中心分叉的最大临界周期数。
设(X_0)是在(p)处具有等时中心的平面自治向量场,设(X_epsilon)是保持(p)为中心的单参数解析摄动。围绕(X_\epsilon)的周期轨道的周期可以写成\[T(\xi,\epsilon)=T_0+\sum_{l\geq1}T_l(\ xi)\epsilen^l,\]其中,(xi)是实数区间中这些周期轨道的参数化(mathcal{I})。假设\(T_1(\xi)\equiv T_2。如本文所定义的,当(xi-in-mathcal{I})的方程(T_l'(xi)=0)正好有(k\)个零点时,所有这些零点都很简单,对于与(X_0)对应的系统,从等时中心的周期轨道到(epsilon)的高达(l\)阶的系统,称(k\。
作者采用极坐标变换写出扰动系统,并假设属于未扰动系统原点的周期环的周期轨道,不切出零角速度曲线。本文的第一个结果,命题A,给出了在极坐标设置下函数(T_l(xi))的一些显式公式。尽管这些公式可以针对指数(l)的任何值生成,但随着指数的增长,其表达式的编写和计算变得更加复杂。因此,只有\(T_0)、\(T_1(\xi)\)和\(T_2(\ xi))的表达式被显式写入。假设未扰动系统是刚性的,简化了这些公式,如推论B所述,因此本文的其余部分专门讨论刚性系统。我们记得,当等时性中心的角速度恒定时,称其为刚性中心,因此可以将其归一化为(1)。
注意刚性二次系统\[\dot{x}=-y+xy,\ quad\ dot{y}=x+y^2。\]当研究从该等时中心的周期轨道分叉的最大临界周期数时,可以考虑扰动项的两个方面:因变量(x,y)中扰动系统的程度(当考虑多项式扰动时)或扰动参数中的顺序\(\epsilon\)。本文中的定理C建立了在二次系统族内部扰动下的一些结果,其阶数可达\(\ε\)。另一方面,定理D给出了在任何程度的多项式扰动下(ε)中一阶临界周期数的上界。这些结果的证明是基于命题A和推论B中描述的公式。定理C的证明中给出了一个显著的性质,见命题3.7,它表明,对于刚性二次系统的特定二次扰动,表达式\(T_l(\xi)\),条件是\(T_1(\xi)\equival T_2(\xi)equiv\cdots\equivT_{l-1}(\xi)\equiv0)仅取决于相应阶的扰动项的系数。此外,\(T_l(\xi)\)的表达式是相同的,但参数的顺序是相应的\(\epsilon^l)。因此,临界点的最大数目\(T_l(\xi)\)与\(l)无关。
定理C中给出的结果加强了Chicone的猜想[C.Chicone公司,在MR审查MR 94h:58072,共W.A.科佩尔L.加夫里洛夫,不同。积分Equ。第6卷,第6期,1357–1365页(1993年;Zbl 0780.34023号)]二次等时线临界周期的分岔图。分岔图在P.Mardešić,D.MarínJ.维拉德普拉特【J.Differ.方程式224,No.1,120–171(2006;Zbl 1092.34020号)]. 特别是,定理C意味着在参数空间中的任何解析曲线上,由\(\ε\)参数化,至多有一个临界周期从未扰动刚性等时二次中心的周期轨道分叉。

理学硕士:

34C23型 常微分方程的分岔理论
34立方厘米05 积分曲线、奇点、常微分方程极限环的拓扑结构
34C07(二氧化碳) 常微分方程多项式和解析向量场的极限环理论(存在性、唯一性、界、希尔伯特第十六问题及其分支)
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全文: 内政部

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