Reja kirish asosiy qism


Download 1.01 Mb.
Pdf ko'rish
bet4/4
Sana17.05.2020
Hajmi1.01 Mb.
#107159
1   2   3   4
Bog'liq
DIRAK SISTEMASI UCHUN LYAPUNOV FUNKSIYASI VA UNING XOSSALARI


5-misol.  Ushbu  differensial  tenglamalar  sistemasining 

1

2



( )

( ,


)

0

x t



x x



 

yechimini turg‘unlikka tekshiring: 

3

1

1



2

2

1



1

2

,



1

(

).



2

x

x

x

x x

x

  


 





 



Yechish. Berilgan sistema uchun Lyapunov funksiyasini 

2

2



1

2

1



2

( ,


)

2

V x x



x

x



 

ko‘rinishda  izlaymiz.  Endi 

1

2

( ,



)

V x x

  funksiyasining  berilgan  sistema  bo‘yicha 

hosilasini hisoblaymiz: 

3

3



2

4

2



2

3

1



2

1

2



1

1

2



1

1

2



1

1

2



1

2

1



2

4

2 (



)

4 (


)

2

2



4

2

dx



dx

dV

x

x

x

x

x

x

x x

x

x x

x x

dt

dt

dt





 

 




 

2

2



2

2

2



1

1

2



1 2

1

1



2

2

(



2

)

2



(

)

0,



(0,0)

0,

(0,0)



0

x x

x

x x

x x

x

V

V

 


 





Demak,  1-teoremaga  ko‘ra 



1

2

( )



( ( ),

( ))


0

x t

x t x t



  yechim  Lyapunov  ma’nosida 

turg‘un ekan. 



6-misol. 

Ushbu 


differensial 

tenglamalar 

sistemasining 

1

2



( )

( ( ),


( ))

(0,0)


x t

x t x t



 muvozanat nuqtasini turg‘unlikka tekshiring: 

 

1

2



2

1

x



x

x

x



  

 



Yechish. Bu misolda Lyapunov funksiyasini  

2

2



1 2

1

2



(

)

V x x



x

x



 

ko‘rinishida  tanlaymiz  va  uning  berilgan  sistema  bo‘yicha  to‘liq  hosilasini 

hisoblaymiz: 

1

2



1

2

1



2

2

1



1 2

1 2


2

2

2 ( )



2 (

)

2



2

0

dx



dx

dV

x

x

x x

x

x

x x

x x

dt

dt

dt







(0,0)


0

V



 

Demak,  (0,0)   muvozanat  nuqta  Lyapunov  ma’nosida  turg‘un,  lekin 

asimptotik turg‘un emas (noturg‘un). Chunki 2-teoremaning shartlari bajarilmaydi. 

7-misol.  Ushbu  differensial  tenglamalar  sistemasining 

( )


0

x t

  yechimini 



turg‘unlikka tekshiring: 

3

2



1

1

1



2

2

5



2

2

1



2

,

2



dx

x

x x

dt

dx

x

x x

dt

  







 





 

Yechish.  Berilgan  differensial  tenglamalar  sistemasiga  mos  keluvchi 

Lyapunov funksiyasi sifatida quyidagi  

2

2

1



2

V

x

x



 kvadratik formani olamiz. Endi 

1

2



( )

( ,


)

V x

V x x

  funksiyaning  berilgan  sistema  bo‘yicha  to‘liq  hosilasini 



hisoblaymiz: 

3

2



5

1

2



1

2

1



1

1

2



2

2

1



2

2

2



4

2

2



6

1

2



1

2

1



2

2

2



2 (

)

2 ( 2



)

2

4



2

2

.



dV

dx

dx

x

x

x

x

x x

x

x

x x

dt

dt

dt

x

x

x x

x x



 




 




 

Bundan  ko‘rinadiki, 

( )

0

x t



  nuqtaning  biror  atrofida 



dV

W

dt

 



funksiyasining 

ishorasi  ushbu

 

2

2



1

2

2



4

x

x



  kvadratik  formaning  ishorasi  bilan  aniqlanadi.  Chunki 

4

2



2

6

1



2

1

2



2

2

0



x x

x x



Shuning  uchun 

0,

dV

W

dt



 

( ) 0


0

x t

dV

W

dt



Demak, 



 

Lyapunov teoremasining sharti bajariladi. Bunga ko‘ra,  ( )

0

x t

 yechim asimptotik 



turg‘un bo‘ladi. 

3-teorema.  (Barbashin,  Krasovskiy).  Aytaylik,  x



  sharda  aniqlangan 

quyidagi 

1

( ) 0


( )

,

(0)



0,

( )


0 (

0),


0

x t

dV

V x

C

V

V x

x

dt





 

shartlarni 



qaotlantiruvchi 

( )


V x  

funksiya 

mavjud 

bo‘lib, 


ushbu 

( ) 0


( ) :

0

x t



dV

N

x t

dt









  to‘plamga  faqat  ( )



0

x t

  traektoriya  qarashli  bo‘lsin.  U 



holda (1) muxtor sistemaning  ( )

0

x t

 yechimi asimptotik turg‘un bo‘ladi. 



Teoremani isbotlash o‘rniga quyidagi misolni keltiramiz. 

 

8-misol.  Ushbu  differensial  tenglamalar  sistemaning 

1

2

( )



( ( ),

( ))


0

x t

x t x t



 

yechimini turg‘unlikka tekshiring: 

1

2

3



2

1

2



,

,

x



x

x

x

ax a

const



  


 



Yechish.  1-hol. 

0

a

  bo‘lsin.  U  holda  berilgan  differensial  tenglamalar 



sistemasidan 

3

2



1

1

2



dx

x

dx

x

 


 

tenglamani topamiz. Bu tenglamani integrallab, 

2

4

2



1

2

( )



( )

,

x t



x t

c c

const



 

munosabatni hosil  qilamiz. Endi quyidagi 



2

4

2



1

( )


2

V x

x

x



 

funksiyani  qaraylik  va  uning  berilgan  muxtor  sistema  bo‘yicha  olingan  hosilasini 

hisoblaylik: 

3

3



3

3

3



2

1

2



1

2

1



1

2

2 1



1

2

4



4

4 (


)

4

( )



4

4

0



dx

dx

dV

x

x

x

x

x x

x x

x x

dt

dt

dt





 





 

Demak, 1-teoremaga ko‘ra,  ( )

0

x t

 yechim  Lyapunov  ma’nosida turg‘un bo‘ladi. 



Ammo 

( )


0

x t

  yechim  asimptotik  turg‘un  bo‘lmaydi.  Chunki,  berilgan 



sistemaning ixtiyoriy nolmas yechimi uchun 

4

2



1

2

( )



2

( )


,

x t

x t

c c

const



 

tenglik o‘rinli. Bunda  t



 

 da 


4

2

1



2

( )


2

( )


0

x t

x t

c

 



 



2-hol. 

0

a

 bo‘lsin. Bu holda ham yuqoridagi 



2

4

1



2

2

1



( ,

)

2



( )

( )


V x x

x t

x t



 

funksiyani olib, uning berilgan sistema bo‘yicha hosilasini hisoblaymiz: 

2

3

3



3

2

1



2

1

2



1

2

1



2

3

2



3

2

2 1



2

1

2



2

4

4



4

(

)



4

(

)



4

4

4



4

0.

dx



dx

dV

x

x

x

x

ax

x x

dt

dt

dt

x x

ax

x x

ax



 


 



 



 

Bu  yerda  tenglik 



2

( )


0

x t

  to‘g‘ri  chiziqda  bajariladi.  Bu  to‘g‘ri  chiziqda 



3

2

1



( )

0,

0



x t

x

x

  


. Demak 3-teoremaga ko‘ra x(t)=0 yechim asimptotik turg‘un 

bo‘ladi. 

 

3-hol. 

0

a

 bo‘lsin. Bu holda 



2

2

4



0

dV

ax

dt

 


 

munosabat o‘rinli bo‘lgani uchun hozircha  ( )



0

x t

 yechimni turg‘unlikka tekshira 



olmaymiz. Keyinchalik  ( )

0

x t

 yechimning turg‘un emasligi ko‘rsatiladi. 



 

4-teorema  (Chitaev).  Aytaylik 

0

x

  muvozanat  nuqtaning  U  atrofida 



aniqlangan ushbu  

1

( )



( ),

(0)


0,

( )


0

V x

C U

V

V x



 va  ( )


(

( ), ( )),

( )

0

V x



gradV x f x

V x



 

munosabatlarni  qanoatlantiruvchi  uzluksiz  differensiallanuvchi  funksiya  mavjud 

bo‘lsin.  Agar  shunday 

0

A

  soni  va 



U

  atrofda  joylashgan 

0

U

–  soha  mavjud 

bo‘lib, 

( )


V x

A



0

x U

 


  tengsizlik  bajarilsa,  u  holda 

0

x

  yechim  noturg‘un 



bo‘ladi. 

 

9-misol. Ushbu differensial tenglamalar sistemasining 

1

2

( )



( ( ),

( ))


0

x t

x t x t



 

yechimini turg‘unlikka tekshiring: 



 

4

1



1 2

2

2



2 1

x

x x

x

x x

 






 

 



Yechish. Quyidagi 

1 2


1 2

(

)



V x x

x x

 



funksiyani  qaraylik  va  uning  berilgan  sistema  bo‘yicha  to‘liq  hosilasini 

hisoblaylik: 

4

2

5



3

4

4



1

2

2



1

2

1 2



1

2 1


1 2

2 1


1 2

2

1



(

)

(



)

(

)



dx

dx

dV

x

x

x x x

x x x

x x

x x

x x x

x

dt

dt

dt







Endi 


0

x

 muvozanat nuqtaning 



U

 atrofi bilan 

1

2

x x



A

 giperbola ajratgan 



0

U

 - 


sohani chizmada ko‘rsatish mumkin: 

 

6-chizma 

Ko‘rinib  turibdiki, 

2

2



2

2

1



2

1

2



0

2 ,


,

2 ,


x

x

A x

x

x

x

A

x U





 

.  Bundan  va 

lemmadan 

0



 

 soni topilib, 

4

2

1



2

x

x



, ya’ni 


0

( )


0,

V x

A

x U



 bajarilishi 



kelib  chiqadi.  Demak,  Chitaev  teoremasiga  ko‘ra, 

( )


0

x t

  yechim  noturg‘un 



bo‘ladi.  

10-misol. 

Ushbu 


differensial 

tenglamalar 

sistemasining 

1

2



( )

( ( ),


( ))

(0,0)


x t

x t x t



 yechimini turg‘unlikka tekshiring: 

3

2



1

1

1 2



2

1 2


2

,

x



x

x x

x

x x

 




 

Yechish. Quyidagi  

2

1

2



1

2

( ,



)

V x x

x

x

 


 

funksiyani olib, uning berilgan sistema bo‘yicha to‘liq hosilasini hisoblaymiz: 



 

3

2



3

2

2



3

1

2



2

1

1 2



2

1

2



1

1 2


1 2

1

2



2

2 (


)

2

2



0

dx

dx

dV

x

x

x x

x x

x

x

x x

x x

x

dt

dt

dt









1

2



( )

( ,


)

0

V x



V x x



  da 

2

1



2

x

x

  tengsizligini  qanoatlantiruvchi  nuqtalar  to‘plami 



0

U

 sohani beradi. 

 

7-chizma 

0

2



2

1

2



1

2

2



0

0

1



2

1

2



,

( ,


)

(

)



0

x

x

x

x

x

U

V x x

x

x









2



0

1

2



2

1

2



1

2

( ,



)

(

)



0

x U

x

x

V x x

x

x





Demak,  Chitaev  teoremasiga  ko‘ra, 

1

2

( )



( ( ),

( ))


0

x t

x t x t



  yechim  noturg‘un 

bo‘ladi.  

 


3. XULOSA

Bu  kurs  ishni  bajarish  davomida  Dirak  operatori  uchun  esa

funksiyaga  potensial  deyiladi.  Berilgan  potensial  bo`yicha  bu

operatorlarning  spektral  harakteristikalarini  topish  masalasiga

to`g`ri 

masala, 


aksincha 

spektral 

harakteristikalar 

orqali


potensialni  topish  masalasiga  bu  operatorlar  uchun  teskari

masala deyiladi.

K.Gardn

еr,  J.Grin,  M.Kruskal,  R.Miura  larning  bir  qator  ishlaridan



keyin  bu  operatorlarga  bo`lgan  qiziqish  yanayam  ortdi.  Bu

operatorlar 

nochiziqli 

evolyutsion 

tenglamalar 

uchun 


Koshi

masalasini  yechishda  qo`llanila  boshlandi.  Koshi  masalasini

o'rganish,  davriy  patensialli  davriy  potensialli  Shturm-Liuvill  va

Dirak  operatorlari  uchun  to`g`ri  va  teskari  masalalarni  o`rganishga

olib  keladi.  Bu  holatda  operatorlarning  spektri  zonali  tuzilishga  ega

bo`ladi.


Davriy  koeffitsiyentli  operatorlar  uchun  teskari  masala  ancha

murakkab, 

chunki 

spektral 



berilganlardagi 

ozgina 


o`zgarish

potensialning davriyligini



4. FOYDALANGAN ADABIYOTLAR

1.  Шарипов  Ш.Р.,  Мўминов  Н.С.  Оддий  дифференциал  тенгламалар. 

Тошкент. “Ўқитувчи” 1992, 310 б.

2.  Эльсгольц  Л.Э.  Дифференциальные  уравнения  и  вариационное  исчис

ление. М.: Наука, 1969, 424 с.

3. 


Ўринов  А.Қ.  Оддий  дифференциал  тенгламалар  учун  чегаравий 

масалалар. – Тошкент: Mumtoz so‘z, 2014. 164 б.

4.  Оппоқов  Ю.П,  Турғунов  Н.,  Гаффаров  И.А.  Оддий  дифферен

циал  тенгламалардан  мисол  ва  масалалар  тўплами.  (Ўқув  қўлланма). 

Тошкент  – 2009 йил.

5. 


Morris  Tenebout,  Harry  Pollard.  Ordinary  differential  equations. 

Birkhhuzer.  Germany, 2010.

6. 

Robinson  J.C.  An  Introduction  to  ordinary  differential  equations. 



Cambridge  University Press 2013.

7.  Hasanov A.B.  Shturm – Liuvill chegaraviy masalalari nazariyasiga kirish.

 1 – qism. T.: Fan, 2018



Download 1.01 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling