Boundary layer phenomenon in a first-order algebraic-differential equation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The Cauchy problem for the first-order algebraic differential equation is considered
\begin{equation*}
A\frac{du}{dt}=(B+\varepsilon C+\varepsilon^2 D)u(t,\varepsilon),
\end{equation*}
\begin{equation*}
u(t_0,\varepsilon)=u^0(\varepsilon)\in E_1,
\end{equation*}
where $A,B,C,D$ are closed linear operators acting from a Banach space $E_1$ to a Banach space $E_2$ with domains everywhere dense in $E_1,$ $u^0$ is a holomorphic function at the point $\varepsilon=0,$ $\varepsilon$ is a small parameter, $t\in[t_0;t_{max}].$ Such equations describe, in particular, the processes of filtration and moisture transfer, transverse vibrations of plates, vibrations in DNA molecules, phenomena in electromechanical systems, etc. The operator $A$ is the Fredholm operator with zero index. The aim of the work is to study the boundary layer phenomenon caused by the presence of a small parameter. The necessary information and statements are given. A~bifurcation equation is obtained. Two cases are considered: a) boundary layer functions of one type, b) boundary layer functions of two types. Newton's diagram is used to solve the bifurcation equation. In both, the conditions under which boundary layer phenomenon arises are obtained --- these are the conditions for the regularity of degeneracy. Case a) is illustrated by an example of the Cauchy problem with certain operator coefficients acting in the space $\mathbb{R}^4.$

About the authors

Vladimir I. Uskov

Voronezh State University of Forestry and Technologies after named G. F. Morozov

Author for correspondence.
Email: vum1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3542-9662

Candidate of Physics and Mathematics, Senior Lecturer of the Mathematical Departmen

Russian Federation, 8 Timiryazeva St., Voronezh 394613, Russian Federation

References

  1. P.L. Christiansen, P.S. Lomdahl, V. Muto, “On a Toda lattice model with a transversal degree of freedom”, Nonlinearity, 4:2 (1991), 477–501.
  2. Nguyen Hak Diep, V.F. Chistyakov, “On modeling using partial differential-algebraic equations”, Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical modelling, programming and computer software, 6:1 (2013), 98–111 (In Russian).
  3. V.I. Uskov, “Study of rigidity of a first-order algebro-differential system with perturbation in the right-hand side”, Vestnik rossiyskikh universitetov. Matematika = Russian Universities Reports. Mathematics, 26:34 (2021), 172–181 (In Russian).
  4. S.P. Zubova, “The role of perturbations in the Cauchy problem for equations with a Fredholm operator multiplying the derivative”, Doklady Mathematics, 89 (2014), 72–75.
  5. A.B. Vasilyeva, V.F. Butuzov, Asymptotic Expansions of Solutions to Singularly Perturbed Equations, Nauka Publ., Moscow, 1973 (In Russian).
  6. S.M. Nikolsky, “Linear equations in normed linear spaces”, Izv. Akad. Nauk SSSR Ser. Mat., 7:3 (1943), 147–166 (In Russian).
  7. S.P. Zubova, V.I. Uskov, “Solution of the Cauchy Problem for a First-Order Equation with a Small Parameter in a Banach Space. The Regular Case”, Mathematical Notes, 103:3 (2018), 395–404.
  8. S.G. Krein, Linear Differential Equations in Banach Space, Nauka Publ., Moscow, 1971 (In Russian).
  9. N.G. Chebotarev, Theory of Algebraic Functions, Librokom Publ., Moscow, 2009 (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».