Научная статья на тему 'Исследование основных сценариев бифуркаций функционально-дифференциальных уравнений запаздывающего типа'

Исследование основных сценариев бифуркаций функционально-дифференциальных уравнений запаздывающего типа Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
333
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ / СИСТЕМЫ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ / ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / БИФУРКАЦИЯ / ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД / ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРА / АСИМПТОТИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ / FUNCTIONAL DIFFERENTIAL EQUATIONS / TIME-DELAY SYSTEM / DYNAMICAL SYSTEMS / BIFURCATION / OPERATOR METHOD / FUNCTIONALIZATION PARAMETER / ASYMPTOTIC FORMULA

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Юмагулов Марат Гаязович, Якшибаева Дина Ахатовна

В работе исследуются основные сценарии бифуркаций функциональнодифференциальных уравнений запаздывающего типа с периодической правой частью и нелинейных автономных уравнений с последействием. Используется операторный метод исследования многопараметрических бифуркаций, приводящий к новым достаточным признакам бифуркаций и позволяющий получить приближенные формулы для возникающих решений. В качестве приложения рассмотрены задачи о точках бифуркации для модификаций уравнений Дуффинга и Хатчинсона-Райта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Юмагулов Марат Гаязович, Якшибаева Дина Ахатовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of main scenarios of bifurcation for functional differential time-delay equations

In the paper, we study the main bifurcation scenarios for functional differential time delay equations with periodic right side and for nonlinear autonomous equations with aftereffect. The main tool is the operator method for studying multi-parameter bifurcation leading us to new sufficient bifurcation conditions and allowing us to obtain the approximate formulae for appearing solutions. As applications, we consider the problems on bifurcation points for the modifications of Duffing equation and Hutchinson-Wright equation.

Текст научной работы на тему «Исследование основных сценариев бифуркаций функционально-дифференциальных уравнений запаздывающего типа»

ISSN 2074-1863 Уфимский математический журнал. Том б. № 2 (2014). С. 104-112.

УДК 517.956

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СЦЕНАРИЕВ

БИФУРКАЦИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ

ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО ТИПА

М.Г. ЮМАГУЛОВ, Д.А. ЯКШИБАЕВА

Аннотация. В работе исследуются основные сценарии бифуркаций функциональнодифференциальных уравнений запаздывающего типа с периодической правой частью и нелинейных автономных уравнений с последействием. Используется операторный метод исследования многопараметрических бифуркаций, приводящий к новым достаточным признакам бифуркаций и позволяющий получить приближенные формулы для возникающих решений. В качестве приложения рассмотрены задачи о точках бифуркации для модификаций уравнений Дуффинга и Хатчинсона-Райта.

Ключевые слова: функционально-дифференциальные уравнения, системы с запаздыванием, динамические системы, бифуркация, операторный метод, функционализа-ция параметра, асимптотические формулы.

Mathematics Subject Classification: 34C23, 34K05, 34K13, 34K18

1. Постановка задачи

В статье рассматриваются системы функционально-дифференциальных уравнений запаздывающего типа вида

а а

dxt) = J [drR(t,T)] x(t — т) + J КQ(t,T)]Ф[х(г — т)] + F (t,xt) , (1)

0 0 где x £ RN. Здесь a > 0, R(t,T), Q(t,T) — это (N x N) матрицы, элементы которых определены при — ж < t < ж, 0 ^ т ^ а, являются функциями ограниченной вариации по т и непрерывны в среднем по t в следующем смысле: для любого t выполняются равенства

а а

Й / \\Q(t',T) — Q(t,T)WdT = 0;

00

функции R(t,T) и Q(t,T) являются T-периодическими по t: R(t + T,t) = R(t,T~), Q(t + T,t) = Q(t,T). В (1) используется обозначение xt ={x(t — ф\),..., x(t — ф3)),

0 ^ ф\ < ф2 < ... < ф3 ^ a, s — натуральное число. Нелинейность F(t,xt) не представляет-

а

ся в виде некоторого интеграла J [dTA(t, т)] ^[x(t — т)]. Пусть y = (yi,y2,..., ys); предпола-

0

гается, что вектор-функции Ф^), F(t,y) непрерывно дифференцируемы по совокупности M.G. Yumaguloy, D.A. Yakshibaeva, Study of main scenarios of bifurcation for functional

DIFFERENTIAL TIME-DELAY EQUATIONS.

© Юмагулов М.Г., Якшибаева Д.А. 2014.

Работа поддержана Минобрнауки РФ (соглашение 14.В37.21.0358) и частично РФФИ (гранты 11-01-97009 и 12-01-00567-а).

Поступила 25 ноября 2013 г.

lim \\R(t',T) — R(t,T )\\dT

tf >t I

0

переменных и равномерно по Ь удовлетворяют условиям

ф(х) 11= о (І X II2) , II X Н ^, II Р(і,у) ||= О (І у II2) , II у Н 0

Г(Ь+Т, у) = Г(Ь, у). Здесь и всюду ниже через || • || обозначается евклидова норма векторов

К уравнениям вида (1) могут быть сведены многие представляющие интерес уравнения с последействием (см., например, [1]—[3]). В частности, если Л(Ь,т), Q(Ь,т) и Г(Ь,Хь) не зависят от Ь, получим автономное уравнение

Системы (1) и (2) имеют решение х = 0. Важной характеристикой этого решения является свойство гиперболичности. Приведем соответствующие определения.

Рассмотрим сначала уравнение (1). Обозначим через V матрицу монодромии линейной системы

Решение х = 0 системы (1) называют (см., например, [3]) гиперболической точкой равновесия, если матрица V не имеет собственных значений равных 1 по модулю. В противном случае х = 0 называют негиперболической точкой равновесия системы (1).

Рассмотрим теперь автономное уравнение (2). Определим характеристический квазимногочлен

отвечающий линейной части уравнения (2). Решение х = 0 называют гиперболической точкой равновесия системы (2), если квазимногочлен (3) не имеет чисто мнимых нулей. В противном случае х = 0 называют негиперболической точкой равновесия системы (2).

В приложениях системы (1) и (2) обычно зависят от параметров, изменение которых могут изменять свойства гиперболичности, что приводит к различным бифуркациям в окрестности точки х = 0. Исследованию бифуркаций в функционально-дифференциальных уравнениях запаздывающего типа посвящено большое число работ (см., например, [4]-[8]), в которых предложены эффективные подходы, позволяющие получить признаки бифуркаций, приближенное представление решений, исследовать их устойчивость. Эти подходы используют метод нормальных форм Пуанкаре, теорему о центральном многообразии, топологические методы и др.

В настоящей работе исследуются задачи о бифуркации периодических решений уравнений (1) и (2). Для решения этих задач предлагается развитие операторного метода исследования многопараметрических бифуркаций [9]. Указанный метод позволяет установить достаточные условия бифуркации и получить асимптотические формулы для бифурциру-ющих решений. В отличие от обычно применяемых методов, предлагаемый алгоритм не требует построения нормальных форм и интегральных многообразий, что позволяет во многих случаях упростить приближенное исследование бифуркаций и получить простые признаки бифуркаций непосредственно в терминах исходной задачи.

и матриц в пространствах или Л5; интегралы в (1) понимаются в смысле Лебега-Стил-

тьеса.

а

а

йх(і)

йі

J [йт Е(т)] х(і - т) + ! [йт Я(г )]Ф[х{і - т)] + Р (хг)

0

0

а

0

(3)

2. Сценарии бифуркаций для неавтономных систем

Рассмотрим сначала систему вида (1), зависящую от скалярного или векторного параметра в и с Т-периодической по Ь правой частью:

а{в) а{в)

= ! К я(в,г,г)] х(ь — т)+ ! К Я(в,ь,г )]Ф[в,х(г — т)] + ^ (в,ь,х*), (4)

о о

где о(в) — непрерывно дифференцируемая функция такая, что 0 < о(в) < Т.

Значение в = в0 называют точкой бифуркации в окрестности решения х = 0, если х = 0 является негиперболической точкой равновесия уравнения (4) при в = в0.

Обозначим через V(в) матрицу монодромии линеаризованной системы (4). Ниже рассмотрим ситуации, когда матрица монодромии V(в0) имеет простое собственное значение

Р 1 Р

1 или пару простых собственных значений е±2прг/д, где 0 ^ — ^ - и — - рациональная

Я 2 Я

несократимая дробь. В обоих случаях предполагается, что остальные собственные зна-

чения матрицы V(во) не равны по модулю 1. В зависимости от этих случаев возможны различные сценарии локальных бифуркаций в окрестности состояния равновесия системы

(4).

2.1. Бифуркации вынужденных колебаний. В случае, когда V(в0) имеет простое собственное значение 1 и остальные собственные значения по модулю не равны 1, коразмерность бифуркации равна одному. В этом случае естественно считать, что параметр в является скалярным. Здесь основным сценарием бифуркации является возникновение (при переходе параметра в через в0) у системы (4) в окрестности точки равновесия х = 0 ненулевых Т-периодических колебаний малой амплитуды. Данная бифуркация соответствует следующему понятию.

Значение в0 параметра в называют точкой бифуркации вынужденных колебаний системы (4), если для любого £ > 0 найдется такое в = в(е), при котором система (4) имеет ненулевое Т-периодическое решение х(Ь,£), причем в(£) ^ в0 и тах ||х(Ь,£)|| ^ 0 при

£ ^ 0. *

Приведем достаточный признак бифуркации вынужденных колебаний. С этой целью по функции х = х(Ь), заданной на отрезке [0,Т], и числу т, 0 < т < Т, определим функцию и(Ь) и оператор Е (т) равенствами

и(Ь) = х (Т ■ Ь) и Е и(в) =

Введем в рассмотрение оператор

* /

В(в)и(Ь) = и(1) + Т I -тК(в,Тв,т)Е ^ и(в) I -в,

который действует и непрерывен в пространстве Ь2[0,1] с плотной областью определения

С [0,1].

Лемма 1. Если V(в0) имеет простое собственное значение 1, то оператор В(в0) : Ь2 ^ Ь2 имеет простое собственное значение 1.

Доказывается лемма несложными вычислениями.

Пусть е(Ь) - собственная функция оператора В(в0), соответствующая собственному значению 1. Сопряженный оператор В*(в0) : Ь2 ^ Ь2 также имеет собственное значение 1,

которому отвечает собственная функция в*(Ь). Функции в(Ь) и в*(I) выберем в соответствии с условием (в, в*) = 0; здесь и всюду ниже (•, •) означает скалярное произведение в ^2.

Теорема 1. Пусть V(в0) имеет простое собственное значение 1, и выполнено соотношение

(Б'е (во )в,в*) = 0; (6)

тогда значение в0 параметра в является точкой бифуркации вынужденных колебаний уравнения (4).

Здесь Б'в оператор, полученный дифференцированием оператора Б (в) по в. Доказательство этого и других утверждений работы приводится ниже в п. 4.

2.2. Бифуркация субгармонических колебаний. Рассмотрим теперь случай, когда матрица монодромии V(в0) имеет пару простых собственных значений вида e m q,

где 0 ^ ^ - и — — рациональная несократимая дробь, причем остальные собственные

q 2 q

значения матрицы V(в0) не равны по модулю единице. В этом случае коразмерность бифуркации равна двум. Здесь естественным будет предположение, что параметр в является двумерным, то есть в = (а, в), где а и в - скалярные параметры. Положим в0 = (а0,в0). Основным сценарием бифуркации является возникновение в окрестности точки равновесия x = 0 при переходе параметра в через в0 периодических решений периода qT.

Значение в0 параметра в называют точкой бифуркации субгармонических колебаний периода qT системы (4), если каждому е > 0 соответствует такое в = в(е), при котором система (4) имеет ненулевое qT-периодическое решение x(t,e), причем в(е) ^ во и max \\x(t, е) || ^ 0 при е ^ 0.

Определим оператор В(а,в) по аналогии с (5), где вместо значения T, будет значение qT.

Лемма 2. Пусть матрица монодромии V(в0) имеет пару простых собственных значений

±2ni р а ^ — ^ - — £ тт

вида e q, где 0 - и---рациональная несократимая дробь. Пусть при этом мат-

q 2 q

рица V(во) не имеет других собственных значений, равных 1 по модулю. Тогда оператор В(ао,во) '■ L2 ^ L2 имеет полупростое собственное значение 1 кратности 2.

Обозначим через e = e(t) и д = g(t) линейно независимые собственные функции оператора В0 = В(ао, в0) '■ B0e = e, В0д = д. Сопряженный оператор ВО также имеет полупростое собственное значение 1 кратности 2, которому отвечают собственные функции e* = e* (t) и д* = g*(t). Эти функции можно выбрать исходя из соотношений

(e,e*) = (д,д*) = 0, (e,g*) = (g,e*) = 0. (7)

Теорема 2. Пусть в условиях леммы 2 выполнено соотношение

А = det

(Б'а(ao^o)e,e*) (Б'в(ао, во)e, e*) (Б'а (ао,во)e,g*) (Бв (ао,во)e,g*)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

= О.

Тогда пара чисел (а0,в0) является точкой бифуркации субгармонических колебаний системы (4).

Здесь В'а и В'р — операторы, полученные дифференцированием оператора В (а, в). Пример 1. Рассмотрим модифицированное уравнение Дуффинга

y',(t) + ау,(г - -) + Q + в cos ^ y(t) = -(y(t - 2))3 sint. (9)

Полагая х\ = у', х2 системы (4), где

у и х = (х\,х2)1 , уравнение (9) представим в виде равносильной

К(а,13Л.,т)=( -ак(т(т- 4 - (1 + в0°8 Ь) к(тМ , Ф(а,в,х) = х

Я(а,в, Ь, т)

0

0 —к(т — 2) вт Ь 00

Г (а, в, Ь, х^ = 0.

Здесь к(т) — функция Хевисайда.

Изучим вопрос о локальных бифуркациях системы в окрестности точки равновесия х = 0. В данном примере Т = 2п. Матрица монодромии линеаризованного уравнения (9) при а0 = 0 и во = 0 имеет полупростое собственное значение —1 кратности 2, то есть

пару простых собственных значений вида е±2пг« при — = —. Поэтому для уравнения (9)

Ч 2

выполняется указанное в теореме 2 необходимое условие бифуркации субгармонических колебаний при ч = 2.

Простым подсчетом можно убедиться, что в рассматриваемом примере определитель (8) является ненулевым, а именно Д = —4п2. Следовательно, согласно теореме 2 пара а0 = 0 и в0 = 0 образует точку бифуркации удвоения периода уравнения (9), то есть в окрестности нулевого решения возникают нестационарные 4п-периодические решения.

3

3. Сценарий бифуркации для Автономных систем

Рассмотрим теперь автономную систему вида (2) с последействием, зависящую от параметра в:

а{в) а{в)

= ! К Я(в,т)] х(Ь — т )^У К Я(в,т )]Ф(в,х(Ь — т)) + Г (в,хг) , (10)

оо

где о(в) > 0. Параметр в предполагается скалярным.

Значение в = во называют точкой бифуркации в окрестности решения х = 0 уравнения (10), если характеристический квазимногочлен Ь(—,в) при в = в0 имеет чисто мнимые нули — = ±ш0, где и0 > 0.

Ограничимся рассмотрением наиболее интересного случая, когда ш0 > 0; этот случай отвечает бифуркации Андронова-Хопфа. Значение в = в0 называют точкой бифуркации Андронова-Хопфа системы (10), если существуют вп ^ в такие, что при в = вп уравнение (10) имеет нестационарное периодическое решение хп(Ь), причем тах ||хп(Ь)|| ^ 0 при п ^ то.

Приведем достаточный признак бифуркации Андронова-Хопфа. Для этого определим действующий в пространстве Ь2[0,1] с плотной областью определения С[0,1] оператор

В(в,Т)и(Ь) = и(1) + Т { йтЕ(в,т)Е ^ и(в) 1 -в. (11)

Лемма 3. Пусть при некотором ш0 > 0 выполнено равенство Ь(±ш0,в0) = 0, при этом Ь(±1ти0 ,в0) = 0, т = 0, 2, 3,.... Тогда оператор В (в0,Т0) имеет полупростое собственное значение 1 кратности 2.

Обозначим через е = е(Ь), д = д(Ь), е = е*(Ь) и д = д*(Ь) собственные функции операторов В (во, То), В*(в0,Т0) соответственно. Собственные функции выбраны исходя из соотношений (7).

Теорема 3. Пусть в условиях леммы 3 выполнено соотношение

(Б'в (То,во )в,в*) (ВТ (То,во)е,е*)

(В' (То, во)в, д*) (ВТ(То, во)в, д*)

= 0,

;12)

2п

где Т0 = —. Тогда значение во параметра в является точкой бифуркации Андронова-Хоп-

Шо

фа уравнения (10).

Здесь Б'в и Б’т — операторы, полученные дифференцированием оператора Б(в,Т) по в и Т соответственно.

Пример 2. Рассмотрим уравнение Хатчинсона-Райта (см.[11]) вида

П

х'(Ь) = —— х(Ь — в)[1 + х(Ь)], в > 0 ,

В этом уравнении параметром является запаздывание в.

В рассматриваемом примере имеем

П П

а (в) = в, Я(в,г ) = — — И (т — в), Я(в,г) = 0, Е [х(Ь),х(Ь — ф\(в))] = ——х(Ь)х(Ь — Из первого условия теоремы 3 получаем систему

13)

/ СОЄ Г"Щт} Н(т — во) = 0,

о V 0 /

/йіп (Т0т) ^Н(т — во) = ТО,

которая имеет решение в0 = 1 + 4п, п > 0, п — целое и Т0 = 4.

Пусть, например, в0 = 1 и Т0 = 4. Тогда проверка соотношения (12) приводит к равенству

0

П П_

' 4 16

П

32'

Таким образом, условия теоремы 3 выполненыб и, следовательно, число во = 1 является точкой бифуркации Андронова-Хопфа уравнения (13).

4. Доказательство основных утверждений

Доказательство теоремы 1. Для доказательства теорем 1-3 используется операторный метод исследования локальных бифуркаций операторных уравнений (см. [9] и [12]).

Перейдем к операторному уравнению.

п(ї) = Б(в)п(і) + Ь[в,п(і)], (14)

где Б(в) - оператор (5), а Ь[в,п(ї)] - оператор:

і (г{в)

, п(і)] = Т

т

[(1ТЯ(в,Тв,т)] Е \^т) Ф[в,п(з)] )ds+

оо

+ТІ (V ^в,Ts,E(фT^j п^),...,Е

:15)

Простая поверка показывает, что Т-периодические решения х(Ь) уравнения (4) совпадают с решениями и(Ь) уравнения (14).

В основе процедуры построения бифурцирующих решений уравнения (14) положим метод функционализации параметра [13] и модифицированный метод Ньютона-Канторовича с возмущениями [14].

і

На первом этапе рассматривается функционализированное уравнение

п = Б(в(п))п + Ь[в(п),п], (16)

где в(п) — непрерывный функционал, который предлагается выбрать в виде

в

в(п) = — (п, в*), є

где в* — собственная функция оператора Б*, є > 0 — вспомогательный малый параметр. Если п* — решение уравнения (16), то п* решение уравнения (14) при в = в(п*).

На втором этапе уравнение (16) изучается методом Ньютона-Канторовича. Для этого

(16) представляется в виде

О(п) + W (п) = 0, (17)

где О(п) = п — Б[в(п)]п, W(п) = —Ь[в(п),п].

Операторы О и W действуют в пространстве Ь2[0,1] и зависят от параметра є > 0, но для простоты изложения в обозначениях операторов є не использует-

ся. Пространство Ь2 можно представить в виде Ь2 = Но ф Но, где Но — собственное подпространство, отвечающее простому собственному значению 1 оператора Бо : Бо = Б (во), а Но — дополнительное инвариантное для Бо подпространство. Положим О'(єв)к = к — Б(во)к — во(к,в*)Б'(во)в и по = єв; из условия (7) следует, что существует ограниченный оператор Го = [О'(по)]-1 : Ь2 ^ Ь2, при этом оператор Го не зависит от є. Оператор Го может быть вычислен по формуле Гоу = ко + ко, где

(У,в*)в

ко =

во (Б'(во)в, в*)

ко = (1 — Бо)-1

(у, в*)Б'(во)в

У

(Б>(в0)в,в*) \ •

Лемма 4. Пусть выполнены условия теоремы 1. Тогда, при всех малых е > 0 уравнение (17) имеет нетривиальное решение и(е), которое может быть получено как предел последовательных приближений

ип+1 = ип — Г0С(ип) — (ип),п = 0,1, 2,..., (18)

где щ = щ(Ь) = ее(Ь).

Из приведенных выше построений следует, что уравнение (14) при в = в[и(е)] имеет

ненулевые решения и(е), такие что || и(е) — ее ||= о(е), в[и(е)] ^ в0 при е ^ 0. Это

завершает доказательство теоремы 1.

Отметим, что из леммы 4 следует существование функции в(е) = в[х(е)] такой, что при в = в(е) уравнение (4) имеет ненулевое Т-периодическое решение х(Ь,е): х(0,е) = х(е). При этом значения функций в(е) и х(е) могут быть построены итерациями (18), где и(Ь) = х(Т ■ Ь).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Доказательство теоремы 2. Задача о бифуркации субгармоничеких колебаний уравнения (4) равносильна задаче о бифуркации малых ненулевых решений операторного уравнения

и(Ь) = Б (а, в )и(Ь) + Ь(а, в,и(Ь)), (19)

где Б(а,в) и Ь[а,в,и(Ь)] определяются как (5) и (15) соответственно.

На первом этапе доказательства рассматривается функционализированное уравнение

и = Б (а (и), в (и))и + Ь[а(и), в(и),и], (20)

где а(и) и в (и)) — непрерывные функционалы, которые предлагается выбрать в виде

а(и) = а0 + - [(и,е*) — е], в (и) = в0 + ~(и,д*); ее

здесь е > 0 вспомогательный малый параметр.

На втором этапе уравнение (20) изучается методом Ньютона-Канторовича. Для этого (20) представляется в виде (17), где О(п) = п — Б[а(п),в(п)]п, W(п) = —Ь[а(п),в(п),п].

Пространство Ь2 можно представить в виде Ь2 = Но ф Но, где Но - собственное подпространство, отвечающее полупростому собственному значению 1 кратности 2 оператора Бо : Бо = Б(ао,во), а Но - дополнительное инвариантное для Бо подпространство. Положим О'(єв)к = к — [(к, в*)Б'а(во)в + (к, д*)Б'р(во)в] — Бок и по = єв; из условия (8) теоремы следует, что существует ограниченный оператор Го = [О'(по)]-1 : Ь2 ^ Ь2, при этом оператор Го не зависит от є. Оператор Го может быть вычислен по формуле Гоу = ко + ко, где

ко = Му)в + (y)g,

h = (I - Bo) [y + Ja(y)B'a (в0)e + Jp (y)B'e Ш^.

Здесь Ja(y) и Jf3(y) вычисляются по формуле

Ja(y)

JP (y)

1

(y,e*) (y,g*)

(Б'а (а0,в0)е,е*) (Б'р (а0,в0)е,е*)

(Б'а(а0,в0)е,д*) Б(а0,в0)е,д*)

Лемма 5. Пусть выполнены условия теоремы 2. Тогда при всех малых е > 0 уравнение

(17) имеет решение и(е), которое может быть получено как предел последовательных приближений

ип+1 = ип — Г0С(ип) — (ип),п = 0,1, 2,..., (21)

где и0 = и0(Ь) = ее(Ь). Из приведенных построений следует, что уравнение (19) при а = а[и(е)] и в = в[и(е)] имеет ненулевые решения и(е), так что || и(е) — ее ||= о(е), а[и(е)] ^ а0, в[и(е)] ^ в0 при е ^ 0. Это завершает доказательство теоремы 2.

Отметим, что из леммы 5 следует существование функций а(е) = а[х(е)] и в(е) = в[х(е)] таких, что при а = а(е) и в = в(е) уравнение (4) имеет ненулевое ([Т-периодическое решение х(Ь,е) такое, что х(0,е) = х(е). При этом значения функций а(е), в(е) и х(е) могут быть построены итерациями (21).

Доказательство теоремы 3. Доказательство этой теоремы проводится по той же схеме, что и доказательство теоремы 2. Основным при этом является операторное уравнение

и(Ь) = Б (в,Т )и(Ь) + Ь[в,Т,и(Ь)],

где оператор Б(в,Т) определяется равенством (11), а нелинейность Ь[в,Т,и(Ь)] - равенством

t <г(в)

b[в, u(t)] = T

т

[dTQ}(в,т)] E yTj $^u(s)] )ds+

00

+T j(f (e.E^-T'j u(s],...,e(-T) ds.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беллман Р., Кук К.Л. Дифференциально-разностные уравнения. М.: Мир. 1967. 548 с.

2. Мышкис А.Д. Линейные дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом. М.: Наука, 1972. 352 с.

3. Хейл Дж. Теория функционально-дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1984. 421 с.

4. B. Balachandran, T. Kalmar-Nagy, D. Gilsinn Delay Differential Equations. Recent Advances and New Directions. Springer, New York, NY, 2009.

5. Колесов Ю.С. Обоснование метода квазинормальных форм для уравнения Хатчинсона с малым коэффициентом диффузии // Известия РАН. Сер. матем., 2001. Т. 65, № 4. С. 111-132.

6. D. Roose, R. Szalai Continuation and bifurcation analysis of delay differential equations // Numerical continuation methods for dynamical systems. Springer, Dordrecht, 2007. P. 359-399.

7. D. Schley Bifurcation and stability of periodic solutions of differential equations with state-dependent delays // European Journal of Applied Mathematics. 2003. V. 14, № 1. P. 3-14.

8. Каменский М.И., Лысакова Ю.В., Нистри П. О бифуркации периодических решений для функционально-дифференциальных уравнений нейтрального типа с малым запаздыванием // Автоматика и телемеханика, 2008, № 12, C. 41-46.

9. Вышинский А.А., Ибрагимова Л.С, Муртазина С.А., Юмагулов М.Г Операторный метод приближенного исследования правильной бифуркации в мноопараметрических динамических системах // Уфимский математический журнал, 2010. Т. 2, №4. С. 3-26.

10. Красносельский М.А. Оператор сдвига по траекторяим дифференциальных уравнений. М.: Наука. 1966. 332 с.

11. Хэссард Б., Казаринов Н., Вэн И. Теория и приложения бифуркации рождения цикла. М.: Мир. 1985. 280 с.

12. Ибрагимова Л.С., Юмагулов М.Г. Функционализация параметра и ее приложения в задаче о локальных бифуркациях динамических систем // Автоматика и телемеханика, 2007. № 4. С. 3-12.

13. Красносельский М.А., Забрейко П.П. Геометрические методы нелинейного анализа. M.: Наука. 1975. 512 с.

14. Красносельский М.А., Вайникко Г.М., Забрейко П.П., Рутицкий Я.Б., Стеценко В.Я. Приближенное решение операторных уравнений. M.: Наука. 1969. 456 с.

Марат Гаязович Юмагулов,

Башкирский государственный университет, ул. З. Валиди, 32,

450074, г. Уфа, Россия E-mail: [email protected]

Дина Ахатовна Якшибаева,

Сибайский институт (филиал) Башкирский государственный университет, ул. Белова, 21,

453837, г. Сибай, Россия E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.