О вычислении периодических решений неавтономных систем методом последовательных приближений
В. П. Бабий г. Умань
Аннотация:
Предлагается новый способ вычисления
$2\pi$-периодического по углу
$\psi=\nu t+\alpha$ решения уравнения
$$
\ddot x+2\lambda\dot x+\omega x+F(x,\dot x)=\Phi(\nu t+\alpha),
$$
в котором
$\Phi(\psi)$ — заданная
$2\pi$-периодическая по
$\psi$ функция.
После замены
$\psi=\nu t+\alpha$ уравнение преобразуется к эквивалентному интегро-дифференциальному уравнению
\begin{multline*}
x=a\cos(\psi+\theta)+(1-\omega/\nu^2)\int_0^\psi x(s)\sin(\psi-s)\,ds-\frac{2\lambda}\nu\int_0^\psi x'(s)\sin(\psi-s)\,ds-
\\
-\frac1{\nu^2}\int_0^\psi F[x(s);\nu x'(s)]\sin(\psi-s)\,ds+\frac1{\nu^2}\int_0^\psi \Phi(s)\sin(\psi-s)\,ds.
\end{multline*}
Решение этого уравнения разыскивается в виде приближений
\begin{gather*}
x_1=a_1\cos(\psi+\theta_1),\quad x_{n+1}=a_{n+1}\cos(\psi+\theta_{n+1})+
\\
+(1-\omega/\nu^2)\int_0^\psi x_n(s)\sin(\psi-s)\,ds-\frac{2\lambda}\nu\int_0^\psi x_n'(s)\sin(\psi-s)\,ds-
\\
-\frac1{\nu^2}\int_0^\psi F[x_n(s);\nu x_n'(s)]\sin(\psi-s)\,ds+\frac1{\nu^2}\int_0^\psi \Phi(s)\sin(\psi-s)\,ds.
\end{gather*}
Приближения для амплитуды
$a_n$ и фазы
$\theta_n$ находятся из условий периодичности функций
$x_{n+1}$ по углу
$\psi$
\begin{gather*}
(\nu^2-\omega)\int_0^{2\pi}x_n(s)\left\{\cos s\atop\sin s\right\}\,ds-2\lambda\nu\int_0^{2\pi}x'_n(s)\left\{\cos s\atop\sin s\right\}\,ds=
\\
=\int_0^{2\pi}F[x_n(s);\nu x_n'(s)]\left\{\cos s\atop\sin s\right\}\,ds-\int_0^{2\pi}\Phi(s)\left\{\cos s\atop\sin s\right\}\,ds.
\end{gather*}
Доказана сходимость упомянутых приближений при условии, что
$(\nu^2-\omega)^2+4\lambda^2\nu^2\ne0$, а функция
$F(x,\dot x)$ удовлетворяет в области, содержащей начало координат, условию Липшица и
$F(0,0)=dF(0,0)=0$.
УДК:
517.917
Поступила: 22.05.1970