Asymptotics of the Сauchy problem solution in the case of instability of a stationary point in the plane of "rapid motions" | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2018. № 54. DOI: 10.17223/19988621/54/4

Asymptotics of the Сauchy problem solution in the case of instability of a stationary point in the plane of "rapid motions"

In this paper, the Cauchy problem for a normal system of two linear inhomogeneous ordinary differential equations with a small parameter at the derivative is considered. The coefficient matrix of the linear part of the system has complex conjugate eigenvalues. The real parts of the complex conjugate eigenvalues in the considered interval change signs from negative to positive ones. A singularly perturbed Cauchy problem is investigated in the case of instability, i.e., when the asymptotic stability condition is violated. Moreover, the singularly perturbed Cauchy problem has an additional singularity, namely, the corresponding unperturbed equation has a non-smooth solution in the investigated extended domain. More exactly, the solution of the corresponding unperturbed equation has poles in the complex plane. Therefore, the Cauchy problem under consideration can be called bisingular in the terminology introduced by Academician A.M. Il'in. The aim of the research is to construct the principal term of the asymptotic behavior of the Cauchy problem solution when the asymptotic stability condition is violated. In the study, methods of the stationary phase, saddle point, successive approximations, and L.S. Pontryagin's idea-the transition to a complex plane-are applied. An asymptotic estimate is obtained for the solution of a bisingularly perturbed Cauchy problem in the case of a change in the stability of a stationary point in the plane of "rapid motions" is violated. The principal term of the asymptotic expansion of the solution is constructed. It has a negative fractional power with respect to a small parameter, which is characteristic of bisingularly perturbed equations or equations with turning points. The obtained results can find applications in chemical kinetics, in the study of Ziegler's pendulum, etc.

Download file
Counter downloads: 266

Keywords

system of ordinary differential equations with a small parameter for the derivative, stationary phase method, small parameter, Cauchy problem, singular perturbation, bisingular problem, asymptotic expansion of the solution, система обыкновенных дифференциальных уравнений с малым параметром при производной, метод стационарной фазы, малый параметр, задача Коши, сингулярное возмущение, бисингулярная задача, асимптотическое разложение решения

Authors

NameOrganizationE-mail
Tursunov Dilmurat A.Osh State Universitytdaosh@gmail.com
Всего: 1

References

Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука, 1977. 368 с.
Ильин А.М. Согласование асимптотических разложений краевых задач. М.: Наука, 1989. 334 с.
Турсунов Д.А. Асимптотика решения сингулярно возмущенной задачи с периодическими точками поворота // Изв. Томского политехнического университета. 2014. Т. 324. № 2. C. 31-35.
Турсунов Д.А. Асимптотика решений сингулярно возмущенных уравнений в случае смены устойчивости, когда собственные значения имеют n-кратный полюс: дис.. канд. физ.-мат. наук: 01.01.02. Ош, 2005. 110 с.
Алыбаев К.С. Метод линий уровня исследования сингулярно возмущенных уравнений при нарушении условия устойчивости: дис.. д-ра физ.-мат. наук: 01.01.02. Жалалабат, 2001. 203 с.
Арнольд В.И. Теория катастроф. 3-е изд., доп. М.: Наука, 1990. С. 128.
Арнольд В.И., Афраймович В.С., Ильяшенко Ю.С., Шильников Л.П. Теория бифуркаций // Итоги науки и техн. Сер. Соврем. пробл. мат. Фундам. направления. 1986. Т. 5. С. 5-218.
Каримов С., Турсунов Д.А., Маматкулова М. Асимптотические оценки решений дифференциальных уравнений с малым параметром при производных в случае смены устойчивости. Ош: Билим, 2006. Серия № 2. 112 с.
Ziegler H. Stabilitats kriterien der Flasto mechanic // Ing. Archiv. 1952. V. 20. N 1. S. 49-56.
Каримов С. Асимптотика решений некоторых классов дифференциальных уравнений с малым параметром при производных в случае смены устойчивости точки покоя в плоскости «быстрых движений» // Дифф. уравнения. 1985. Т. 21. № 10. С. 1698-1701.
Neishtadt A.I. Sidorenko V. V. Stability loss delay in a Ziegler systemi // J. App. Maths. Mechs. 1997. V. 61. No. 1. P. 15-25.
Нейштадт А.И., Сидоренко В.В. Запаздывание потери устойчивости в системе Циглера / Препринт. М.: Институт прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша, 1995.
Нейштадт А.И. О затягивании потери устойчивости при динамических бифуркациях I, II // Диф. урав. 1987. Т. 23. № 12. C. 2060-2067; 1988. Т. 24. № 2. C. 226-233.
Нейштадт А.И. Асимптотическое исследование потери устойчивости равновесия при медленном прохождении пары собственных чисел через мнимую ось. Заседания семинара имени И.Г. Петровского по дифференциальным уравнениям и математическим проблемам физики // Успехи мат. наук. 1985. Т. 40. Вып. 5. С. 300-301.
Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений, содержащих малые параметры при производных // Математический сборник. 1952. Т. 31(73). № 3. С. 575-586.
Шишкова М.А. Рассмотрение одной системы дифференциальных уравнений с малым параметром при высших производных // Докл. АН СССР. 1973. Т. 209. № 3. С. 576-579.
Тихонов А.Н. О зависимости решений дифференциальных уравнений от малого параметра // Математический сборник. 1948. Т. 22 (64). С. 193-204.
 Asymptotics of the Сauchy problem solution in the case of instability of a stationary point in the plane of

Asymptotics of the Сauchy problem solution in the case of instability of a stationary point in the plane of "rapid motions" | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2018. № 54. DOI: 10.17223/19988621/54/4

Download full-text version
Counter downloads: 744