Асимптотическое интегрирование одного линейного дифференциального уравнения второго порядка с запаздыванием Нестеров П. Н.
получена 5 мая 2016Аннотация. В работе строятся асимптотические формулы для решений одного линейного дифференциального уравнения второго порядка с запаздыванием при стремлении независимой переменной к бесконечности. Следует отметить две особенности, касающиеся рассматриваемо-го уравнения. Во-первых, коэффициент этого уравнения имеет колебательно убывающий вид. Во-вторых, при нулевом запаздывании это уравнение переходит в так называемое одномерное уравнение Шредингера с нулевой энергией и потенциалом типа Вигнера-фон Неймана. Динами-ка решений последнего хорошо известна. В этой связи интерес представляет вопрос о том, как изменяется характер поведения решений этого уравнения в качественном и количественном отно-шении при введении в эту динамическую модель запаздывания. Рассматриваемое уравнение инте-ресно также и с позиции теории колебаний решений функционально-дифференциальных уравне-ний. Используемая в работе методика асимптотического интегрирования опирается на идеологию теории центральных многообразий в ее изложении применительно к системам функционально-дифференциальных уравнений с колебательно убывающими коэффициентами. Суть метода сво-дится к построению так называемого критического многообразия в фазовом пространстве дина-мической системы. Это многообразие является притягивающим и положительно инвариантным, а значит, динамика всех решений исходного уравнения определяется динамикой решений на крити-ческом многообразии. Система, описывающая динамику решений на критическом многообразии, представляет собой линейную систему двух обыкновенных дифференциальных уравнений. При построении асимптотики решений этой системы используются усредняющие замены переменных и замены, позволяющие диагонализировать переменные матрицы. В результате подобных преоб-разований система на критическом многообразии приводится к так называемому L-диагональному виду. Асимптотика фундаментальной матрицы L-диагональной системы может быть построена с помощью классической теоремы Н. Левинсона.Ключевые слова: асимптотика, уравнение с запаздыванием, уравнение Шредингера, осцилли-рующие коэффициенты, колеблемость решений, теорема Левинсона, метод усреднения Для цитирования: Нестеров П. Н., "Асимптотическое интегрирование одного линейного дифференциального уравнения второго порядка с запаздыванием", Моделирование и анализ информационных систем, 23:5 (2016), 635-656.
Об авторах:Нестеров Павел Николаевич, orcid.org/0000-0002-9102-9436, канд. физ.-мат. наук, доцент, Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова,