Научные статьи
Обыкновенные дифференциальные уравнения и дифференциальные уравнения с запаздыванием: общие свойства и особенности
Н. С. Борзовab,
Т. В. Жуковскаяc,
И. Д. Сероваa a ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»
b ФГБУН «Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН»
c ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»
Аннотация:
Рассматривается дифференциальное уравнение с запаздыванием
$$\dot{x}(t)=f\big(t,x(h(t))\big), \ \ t\geq 0, \ \ x(s)=\varphi(s), \ \ s<0,$$
относительно неизвестной функции
$x,$ абсолютно непрерывной на каждом конечном отрезке. Предполагается, что функция
$f:\mathbb{R}_+ \times \mathbb{R} \to \mathbb{R}$ суперпозиционно измерима, функции
$\varphi:(-\infty,0)\to \mathbb{R},$ $h:\mathbb{R}_+ \to \mathbb{R}$ измеримы и при п. в.
$t\geq 0$ выполнено
$h(t)\leq t .$ Если имеет место более обременительное неравенство
$h(t)\leq t-\tau $ при некотором
$\tau > 0,$ то
задача Коши для этого уравнения однозначно разрешима и любое решение продолжаемо на всю полуось
$\mathbb{R}_+ .$ В то же время задача Коши для соответствующего дифференциального уравнения
$$\dot{x}(t)=f\big(t,x(t)\big), \ \ t\geq 0, $$
как известно, может иметь беcконечно много решений, а максимальный интервал существования решений может быть конечным. В статье рассмотрен вопрос, какими из перечисленных свойств обладает уравнение с запаздыванием (единственность решения или бесконечность множества решений, бесконечность или конечность максимального интервала существования решений), если функция
$h$ имеет всего лишь одну «критическую» точку
$t_0\geq 0$ — точку, для которой мера множества $\big\{t\in (t_0-\varepsilon, t_0+\varepsilon)\cap \mathbb{R}_+ :\, h(t)>t-\varepsilon \big\}$ является положительной при любом
$\varepsilon >0.$ Оказывается, что при такой функции запаздывания свойства решений близки свойствам решений обыкновенного дифференциального уравнения. Кроме того, рассмотрена задача о зависимости решений уравнения с запаздыванием от функции
$h.$
Ключевые слова:
дифференциальное уравнение с запаздыванием, задача Коши, зависимость решения от функции запаздывания.
УДК:
517.911,
517.929
MSC: 34К05,
34А12 Поступила в редакцию: 20.05.2023
Принята в печать: 09.06.2023
DOI:
10.20310/2686-9667-2023-28-142-137-154