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关于摄动摆方程的极限环数。 (英语) 兹比尔1346.34029

作者研究了从未扰动摆方程的闭合椭圆分叉的极限环数\[\ddot{x}+\sin(x)=0。\]这个方程可以写成哈密顿系统\[\点{x}=y,\quad\dot{y}=-\sin(x),\]它定义在圆柱体\([-\pi,\pi]\times\mathbb{R}\)上。总能量(即哈密顿量)为\[H(x,y)=\frac{y^2}{2}+1-\cos(x)。\]注意,该系统的轨道在分离区域中形成三个周期环:(mathcal{R}^0)表示围绕坐标原点的周期轨道所覆盖的周期环,其能级为(h\in(0,2))\(mathcal{R}^{+})(resp.)表示由围绕圆柱体的周期轨道所覆盖的周期环,其中系统定义为能级(h\in(2,infty))和(y>0)(resp.(y<0))。区域(mathcal{R}^0)称为振荡区域,区域(mathcal{R{pm})构成旋转区域。
作者考虑了该方程的以下扰动\[\ddot{x}+\sin(x)=\varepsilon\sum_{s=0}^{m}Q_{n,s}(x)\dot{x}^{s},\]其中,对于每一个函数(Q_{n,s}(x))都是至多次数的三角多项式,而(varepsilon>0)是一个小参数。作者感兴趣的是用(m)和(n)量化未扰动摆方程的闭合椭圆分叉的极限环数。为此,使用了第一个Melnikov函数的概念。第一个结果提供了第一个Melnikov函数在每个区域(mathcal{R}^0)和(mathcal{R}{pm})中的结构,并提供了其孤立零点数的上界。第二和第三个结果通过在指数上添加一些假设给出了一个尖锐的上界,首先是区域(mathcal{R}^0),然后是区域(mathcal{R}^{pm})。
用于证明这些结果的工具使用了一些一般概念,如切比雪夫系统,并且可以在其他框架中使用。最后,研究了一些特殊情况下振动区域和旋转区域中极限环的同时分岔。

理学硕士:

34C08(二氧化碳) 常微分方程和与实代数几何的联系(多项式、去三角化、阿贝尔积分的零点等)
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