Интегрирование вырожденной системы ОДУ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучается интегрируемость автономной двумерной полиномиальной системы ОДУ с вырожденной особой точкой в начале координат, зависящей от шести параметров. Условие интегрируемости первого квазиоднородного приближения позволяет фиксировать один из параметров на счетном множестве его значений. Дальнейший анализ проводится для одного такого значения и пяти свободных параметров. С помощью метода степенной геометрии система приводится к невырожденной форме при помощи процесса расщепления (blowup). Далее методом нормальной формы вычисляются необходимые условия локальной интегрируемости. Иными словами, ищутся такие условия на параметры, при которых исходная система является локально интегрируемой вблизи вырожденной стационарной точки. В результате решения этих условий мы нашли семь двухпараметрических семейств в пятимерном параметрическом пространстве. При значениях параметров из этих семейств были найдены первые интегралы системы. Громоздкие вычисления, возникающие в обсуждаемой задаче, были выполнены средствами компьютерной алгебры.

Об авторах

А. Д. Брюно

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: abruno@keldysh.ru
Россия, 125047 Москва, Миусская площадь, д. 4

В. Ф. Еднерал

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Email: edneral@theory.sinp.msu.ru
Россия, 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1(2)

Список литературы

  1. Bruno A.D. Analytical form of differential equations (I,II) // Trans. Moscow Math. Soc., 1971. V. 25. P. 131–288; 1972. V. 26. P. 199–239.
  2. Bruno A.D. Local Methods in Nonlinear Differential Equations. Berlin:Springer-Verlag, 1989. 348 p.
  3. Bruno A.D., Edneral V.F. On the integrability of a planar system of ODEs near a degenerate stationary point // Zap. Nauchn. Semin. Sankt-Peterburgskogo otdeleniya matematicheskogo instituta im. V.A. Steklova RAN (Proc. Sci. Semin. St. Petersburg Branch of the Steklov Mathematical Institute of the Russian Academy of Sciences). 2009. V. 373. P. 34–47.
  4. Edneral V.F., Romanovski V.G. Calculation of first integrals of a two-dimensional ODE system near a degenerate stationary point by computer algebra tools // Program. Comput. Software. 2011. V. 37. P. 99–103.
  5. Bruno A.D., Edneral V.F., Romanovski V.G. On New Integrals of the Algaba-Gamero-Garcia System // Proceedings of 19th International Workshop (CASC 2017). Eds. V.P.Gerdt et al. Lecture Notes in Computer Science, Springer, Switzerland, 2017. V. 10490. P. 40–50. doi: 10.1007/978-3-319-66320-3_4 .
  6. Gutnik S.A., Sarychev V.A. Symbolic-analytic methods for studying equilibrium orientations of a satellite on a circular orbit // Program. Comput. Software. 2021. V. 47. P. 119–123.
  7. Bruno A.D., Edneral V.F. Normal forms and integrability of ODE systems // Program. Comput. Software. 2006. V. 32. P. 139–144.
  8. Liénard A. Etude des oscillations entretenues // Revue générale de l’électricité. 1928. V. 23. P. 901–912 and 946–954.
  9. Cherkas L.A. Conditions for a Liénard equation to have a center, Differential Equations. 1976. V. 12. № 2. P. 292–298.
  10. Edneral V.F. Integrable Cases of the Polynomial Liénard-type Equation with Resonance in the Linear Part // Mathematics in Computer Science, 2023. V. 17. № 19. doi: 10.1007/s11786-023-00567-6 .
  11. Bautin N.N. On the number of limit cycles which appear with the variation of the coefficients from an equilibrium point of focus or center type // AMS Transl. Ser. I. 1962. V. 5. P. 396–414.
  12. Bruno A.D., Edneral V.F. Algorithmic analysis of local integrability // Dokl. Math. 2009. V. 79. № 1. P. 48–52.
  13. Algaba A., Gamero E., Garcia C. The integrability problem for a class of planar systems // Nonlinearity, 2009. V. 22. P. 395–420.
  14. Bruno A.D. Power Geometry in Algebraic and Differential Equations // Elsevier Science, Amsterdam, 2000. 348 p.
  15. Edneral V.F., Khanin R. Application of the resonant normal form to high-order nonlinear odes using MATHEMATICA // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2003. V. 502. № 2–3. P. 643–645.
  16. Hilbert D. Über die Theorie der algebraischen Formen // Mathematische Annalen, 1890. V. 36. P. 473–534.
  17. Malykh M.D. On Application of M.N. Lagutinski Method to Integration of Differential Equations in Symbolic Form. Part 1 // Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science, 2017. V. 25. № 2. P. 103–112. doi: 10.22363/2312-9735-2017-25-2-103-112 .
  18. Romanovski V.G., Shafer D.S. The Center and Cyclicity Problems: A Computational Algebra Approach // Birkhüser, Boston, 2009. 330 p.
  19. Equations from condition A for the 13th and 26th orders. https://disk.yandex.ru/d/-R1MKEiZz2vWeA..
  20. Factorized equation of condition A of the 19th order. https://disk.yandex.ru/i/U5GS1P-WPe8ZFg.
  21. Factorized condition A of the 27th order. https://disk.yandex.ru/i/fWHaojf5vM17uA.
  22. Edneral V.F., Khrustalev, O.A. Package for reducing ordinary differential equations to normal form // Program. Comput. Software. 1992. V. 18. № 5. P. 234–239.
  23. Bateman H., Erdelyi A. Higher Transcendental Functions, McGraw-Hill, 1953. V. I.

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах