Об оценках фундаментального решения и функции Коши одного класса линейных автономных дифференциальных уравнений нейтрального типа

Аннотация


В работе рассматривается класс линейных автономных дифференциальных уравнений нейтрального типа. Изучаемое уравнение, с одной стороны, возникает в различных прикладных задачах, таких как динамика популяции клеток, движение плоских упругих плит с учетом трения, исследование дефектов с помощью ультразвука. С другой стороны, это уравнение обладает большим разнообразием асимптотических свойств решений и поэтому интересно также с теоретической точки зрения, что подтверждается значительным количеством чисто теоретических исследований. Исследуемое уравнение являет собой удачный пример объекта, который достаточно прост для того, чтобы удалось получить эффективные признаки устойчивости, и в то же время достаточно сложен, чтобы в нем проявилось все разнообразие асимптотических свойств решений автономных уравнений нейтрального типа.Исследование устойчивости рассматриваемого уравнения сводится к изучению асимптотических свойств его фундаментального решения и функции Коши. Известен критерий экспоненциальной устойчивости изучаемого уравнения и построена его область устойчивости в пространстве коэффициентов.В настоящей работе исследуется положительность фундаментального решения и функции Коши данного уравнения, а также устанавливаются двусторонние экспоненциальные оценки указанных функций. Для этого известная лемма о дифференциальном неравенстве обобщается на линейное автономное дифференциальное уравнение нейтрального типа. Далее доказывается, что если рассматриваемое уравнение экспоненциально устойчиво, а его характеристическая функция имеет хотя бы один вещественный корень, то его фундаментальное решение и функция Коши положительны на положительной полуоси. Этому условию придается геометрический вид – описывается соответствующая область в пространстве параметров уравнения. На основе положительности фундаментального решения и функции Коши строятся их двусторонние экспоненциальные оценки. Показатели экспоненты и коэффициенты в полученных оценках фундаментального решения и функции Коши являются точными. Эффективность установленных в статье результатов иллюстрируется примером.

Полный текст

2

Об авторах

А. С Баландин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

  1. Diekmann, O. On the characteristic equation λ = α1 + (α2 + α3λ)e−λ and its use in the context of a cell population model / O. Diekmann, P. Getto, Y. Nakata // J. Math. Biol. — 2016. — Vol. 72. — P. 877–908.
  2. Putelat, T. Wave-modulated orbits in rate-and-state friction / T. Putelat, J. R.Willis, J. H. R. Dawes // International Journal of Non-Linear Mechanics. — 2012. — Vol. 47. — P. 258–267.
  3. Junca, S. Interaction between periodic elastic waves and two contact nonlinearities / S. Junca, B. Lombard // Mathematical Models and Methods in Applied Sciences. — 2012. — Vol. 22, no. 4. — 41 p.
  4. Ожиганова, И. А. Определение области асимптотической устойчивости для дифференциального уравнения первого порядка с отклоняющимся аргументом / И. А. Ожиганова // Труды семинара по теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом / Ун-т Дружбы народов. –– 1962. –– Т. 1. –– С. 52–62.
  5. Громова, П. С. О тригонометрических рядах, суммой которых является непрерывная неограниченная на числовой оси функция — решение уравнения с отклоняющимся аргументом / П. С. Громова, A. M. Зверкин // Дифференц. уравнения. –– 1968. –– Т. 4,№10. –– С. 1774–1784.
  6. Junca, S. Stability of a critical nonlinear neutral delay differential equation / S. Junca, B. Lombard // J. Differential Equations. –– 2014. –– Vol. 256, no. 7. –– P. 2368–2391.
  7. Cerma´k, J. Delay-dependent stability criteria for neutral delay differential and difference equations / J.Cerma´k, J.Hrabalova´ // Discrete and Continuous Dynamical Systems. –– 2014. — Vol. 34, no. 11. –– P. 4577–4588.
  8. Liao, X. Stability of a neutral delay neuron system in the critical case / X. Liao, N.Mu // 2014 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN). — Beijing, China, 2014. –– P. 1221–1224.
  9. Liao, X. Asymptotic stability of a class of neutral delay neuron system in a critical case / X. Liao // IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. –– 2015. –– V. 26, no. 12. –– P. 3320–3325.
  10. Азбелев, Н. В. Введение в теорию функционально-дифференциальных уравнений / Н. В. Азбелев, В. П. Максимов, Л. Ф. Рахматуллина. –– М.: Наука, 1991. –– 280 c.
  11. Баландин, А. С. О связи между фундаментальным решением и функцией Коши для функционально-дифференциальных уравнений нейтрального типа / А. С. Баландин // Прикладная математика и вопросы управления. –– 2018. –– № 1. –– С. 13–25.
  12. Баландин, А. С. Об экспоненциальной устойчивости линейных дифференциально-разностных уравнений нейтрального типа / А. С. Баландин, В. В. Малыгина // Изв. вузов. Матем. –– 2007. –– №7. –– С. 17–27.
  13. Баландин, А. С. Асимптотические свойства решений одного класса дифференциальных уравнений нейтрального типа / А. С. Баландин, В. В. Малыгина // Математические труды. –– 2020. –– Т. 23, № 2. –– С. 3–49.
  14. Азбелев, Н. В. Устойчивость решений уравнений с обыкновенными производными / Н. В. Азбелев, П. М. Симонов. –– Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2001. –– 230 с.
  15. Малыгина, В. В. Оценка показателя экспоненты для устойчивых решений одного класса дифференциально-разностных уравнений / В. В.Малыгина // Изв. вузов. Матем. –– 2021. –– № 12. –– С. 67–79.
  16. Малыгина, В. В. О точных двусторонних оценках устойчивых реше-ний автономных функционально-дифференциальных уравнений / В. В. Малыгина, К. М. Чудинов // Сиб. матем. журн. –– 2022. –– Т. 63, № 2. –– С. 360–378.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 17

PDF (Russian) - 6

Ссылки

  • Ссылки не определены.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах