On invertibility of the operator at a derivative in the neutral type differential equation with two incommensurable delays
- Authors: Postanogova I.Y.1,2
- Affiliations:
- Perm State National Research University
- Perm National Research Polytechnic University
- Issue: No 3 (2024)
- Pages: 73-90
- Section: ARTICLES
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/amcs/article/view/4493
- DOI: https://doi.org/10.15593/2499-9873/2024.3.06
- Cite item
Abstract
This article considers a neutral type functional differential equation with two incommensurable delays at the derivative, with focusing on stability issues. The invertibility of the operator at the derivative in Lebesgue spaces Lp is investigated, and the location of the roots of its characteristic equation on the complex plane is analyzed.To study the invertibility of the operator at the derivative, the spectrum of the internal superposition operator S is defined, and its description is provided in terms of coefficients of the original equation. The resulting description of the spectrum allows formulating the conditions under which the operator at the derivative is invertible. Further, the invertibility of this operator facilitates the identification of criteria for exponential stability and instability.A connection between the coefficients of the operator S, the type of stability of the original equation, and the invertibility of the operator in arbitrary Lebesgue functional space, as well as the location of roots of the characteristic equation, is established.It has been demonstrated that the presence of roots of the characteristic equation to the right of the imaginary axis is equivalent to the instability of the original neutral type equation and the non-invertibility of the operator at the derivative. Conversely, if all the roots of the characteristic equation are located to the left of the imaginary axis and are separated from it, then the operator at the derivative is invertible, and the neutral type equation is exponentially stable. These conditions have been shown to be effectively verifiable in terms of the coefficients of the original equation. A “critical” case has also been described, when the roots of the characteristic equation lie to the left of the imaginary axis but are not separated from it; specifically, a vertical chain of roots approaches arbitrarily close to the imaginary axis. In this scenario, it is established that the operator at the derivative is non-invertible, and the neutral type equation cannot be exponentially stable.
Full Text
6About the authors
I. Yu Postanogova
Perm State National Research University; Perm National Research Polytechnic University
References
- Баландин, А. С. Экспоненциальная устойчивость автономных дифференциальных уравнений нейтрального типа. I / А. С. Баландин // Изв. вузов. Матем. — 2023. — № 3. — С. 12–28.
- Баландин, А. С. Экспоненциальная устойчивость автономных дифференциальных уравнений нейтрального типа. II / А. С. Баландин // Изв. вузов. Матем. — 2023. — № 4. — С. 3–14.
- Чистяков, А. В. К вопросу о множестве корней квазиполинома с несоизмеримыми показателями / А. В. Чистяков // Краевые задачи: межвуз. сб. науч. тр. — Пермь: Перм. политехн. ин-т, 1986. — С. 32–36.
- Азбелев, Н. В. Введение в теорию функционально-дифференциальных уравнений / Н. В. Азбелев, В. П. Максимов, Л. Ф. Рахматуллина. — М.: Наука, 1991. — 280 с.
- Schur, I. U¨ ber Potenzreihen, die im Innern des Einheitkreises beschra¨nkt sind / I. Schur // J. Reine Angew. Math. — 1918. — № 148. — S. 122–145.
- Cohn, A. U¨ ber die Anzahl der Wurzein einer algebraische Gleichung in einem Kreise / A. Cohn // Math. Zeit. — 1922. — № 14. — S. 111–148.
- Джури, Э. Инноры и устойчивость динамических систем / Э. Джури. — М.: Наука, 1979. — 300 с.
- Беллман, Р. Дифференциально-разностные уравнения / Р. Беллман, К. Л.Кук. — М.: Мир, 1967. — 548 с.
- Колмановский, В. Б. Устойчивость и периодические режимы регулируемых систем с последействием / В. Б.Колмановский, В. Р. Носов. — М.: Наука, 1981. — 441 с.
- Agarwal, R.P. Nonoscillation theory of functional differential equations with applications / R. P. Agarwal, L. Berezansky, E. Braverman, A. Domoshnitsky. — New York: Springer-Verlag, 2012. — 520 p.
- Хейл, Дж. Теория функционально-дифференциальных уравнений / Дж. Хейл. — М.: Мир, 1984. — 424 с.
- Курбатов, В. Г. Линейные дифференциально-разностные уравнения / В. Г.Курбатов. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. — 168 с.
- Симонов, П. М. Об экспоненциальной устойчивости линейных дифференциально-разностных систем / П. М. Симонов, А. В. Чистяков // Изв. вузов. Матем. — 1997. — С. 37–49.
- Левитан, Б. М. Почти-периодические функции и дифференциальные уравнения / Б. М.Левитан, В. В. Жиков. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. — 205 с.
- Малыгина, В. В. Об асимптотических свойствах функции Коши автономного функционально-дифференциального уравнения нейтрального типа / В. В.Малыгина, К. М. Чудинов // Прикладная математика и вопросы управления. — 2020. — № 3. — С. 7–31.
- Постаногова, И. Ю. Об асимптотических свойствах функции Коши автономного функционально-дифференциального уравнения нейтрального типа с распределённым запаздыванием / И. Ю. Постаногова // Прикладная математика и вопросы управления. — 2024. — № 1. — С. 8–28.
Statistics
Views
Abstract - 5
PDF (Russian) - 0
Refbacks
- There are currently no refbacks.