dynamical systems

58
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ _____ ______ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (Προπτυχιακό Μάθημα - Ακαδημαϊκό έτος 2010-11) _____ ______ Καθηγητές: Σ. Πνευματικός - Α. Μπούντης 1 η ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: * ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΤΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ “Πρέπει να αντιμετωπίζουμε την παρούσα κατάσταση του σύμπαντος ως αποτέλεσμα της προηγούμενης κατάστασής του και ως αιτία της επόμενης. Μια διάνοια που, σε μια δεδομέ- νη στιγμή, θα γνώριζε όλες τις δυνάμεις που κινούν τη φύση και την αντίστοιχη κατάσταση των όντων που την αποτελούν, ενώ ταυτόχρονα θα ήταν τόσο ευρεία ώστε να μπορεί να ανα- λύει όλα τα δεδομένα, θα είχε τη δυνατότητα να συμπεριλάβει σε ένα σχήμα τόσο τις κινή- σεις των μεγαλύτερων σωμάτων του σύμπαντος όσο και εκείνες των ελάχιστων ατόμων. Τίποτε δεν θα ήταν αβέβαιο για αυτήν, το μέλλον και το παρελθόν θα ήταν πάντα παρόντα στα μάτια της.”. Pierre Simon Laplace (1749-1827) “Οι δυνατότητες της ανθρώπινης σκέψης είναι περιορισμένες μπροστά στο εύρος των πολύπλοκων ζητημάτων που πρέπει να αντιμετωπίσει προκειμένου να υιοθετήσει μια ορθολογική συμπεριφορά. Πάντα υπάρχει μια ελάχιστη συνθήκη που μας διαφεύγει και ανατρέπει κάθε ανθρώπινη πρόβλεψη, μια μικρή ξεχασμένη αιτία που εκπλήσσει με τις απρόβλεπτες συνέπειές της. Ποιος μπορεί να προ- βλέψει το μέλλον; Κανείς, γιατί κανείς δεν είναι σε θέση να έχει πλήρη αντίληψη των δεδομένων. Όταν ο Heisenberg αποδεικνύει ότι ο παρατηρητής δεν μπορεί να γνωρίζει ακριβώς τη θέση ενός ηλεκτρονίου στο χώρο και το χρόνο τότε πώς είναι δυνατή η πρόβλεψη; Το παρόν δεν ορίζει μονο- σήμαντα το μέλλον αφού στα μάτια μας αποκαλύπτονται περισσότερες από μια ενδεχόμενες εξελίξεις του ίδιου παρόντος. Σε αυτό ακριβώς έγκειται η αντιπαράθεση προς τη ντετερμινιστική αντίληψη του Laplace.” * Κείμενα Διδακτικών Σημειώσεων: Σπύρος Ν. Πνευματικός Καθηγητής Γεωμετρίας & Μηχανικής Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστημίου Πατρών [email protected]

Upload: -

Post on 26-Nov-2015

34 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

ctcrgrrj

TRANSCRIPT

  • _____ ______

    ( - 2010-11) _____ ______

    : . - .

    1 : *

    . , - , , - , - . , ..

    Pierre Simon Laplace (1749-1827)

    . , . - ; , . Heisenberg ; - . Laplace.

    * : .

    &

    [email protected]

  • : 2

    . . 2010

    , , , , , , , . -, , - . .. , , -, , .

    , .. -, - , , . , , , . , - . -, - -. , - Heisenberg, - .

    :

    Vladimir Arnold, Ordinary Differential Equations, Cambridge MIT Press, 1973.

    Lawrence Perko, Differential Equations & Dynamical Systems, Springer-Verlag, 1991.

    David Betounes, Differential Equations, Springer-Verlag, 2001.

    M. Hirsch, S. Smale, R. Devaney, Differential Equations & Dynamical Systems, Els.Ac.Pr., 2003.

    . , , , 1997.

    . , . , , , 2003.

    . , , 2000.

    . , , 2006.

  • : 3

    . . 2010

    , 10:1, , , . - , . . ;

    . , . 12 . - . ;

  • : 4

    . . 2010

    n - . , n :

    1( ) ( ( ),..., ( ))n

    nx t x t x t= .

    - n - n :

    : U nif , 1,...,=i n .

    - :

    1( ,..., )=i

    i ndx

    f x xdt

    , 1,...,=i n .

    , .. - , - . , - , ot oUx , , , :

    o: I nx U , o o o( )x t x = .

    , , :

    { }o o ( ) / I= x x t tU , oUx .

    :

    o o( ) =x t x , t .

  • : 5

    . . 2010

    , - :

    : n n U , ( )1( ) ( ),..., ( )nx f x f x= , :

    ( )dx xdt

    = , x U .

    , , , , :

    o( ) 0x = o o( ) =x t x , t .

    :

    ( )2 1( ) ,x x x=

    - . , - , :

    : g U Ut , oo

    ( ) : ( )t xx t= g , t ,

    :*

    +t t t t

    g = g g , , t t .

    * 1: ;

  • : 6

    . . 2010

    , - , - 0=t :

    0o o( )

    t= x x=g , ox U .

    .*

    , :

    ( ) ( ), ,+ Diff(U) , tt g .

    :

    ( )2 2 2 1 2( ) ( 1)( 2), ( )x x x x sin x x= + .

    , - , :

    : g U U , o o( , ) : ( )tt x x=g g .

    :

    ( )o o( , ) ( )ot tot

    t t x x= =g g , ox U .

    * - . 2: ;

  • : 7

    . . 2010

    :

    { }o o

    ( ) /= x t,x tg U , ox U ,

    :

    o( ) 0x = o o( , )t x x=g , t .

    - .

    , - :

    { }o o o

    / ( , ) x t t x x= =T g , ox U .

    ( , )+ , :

    { }o

    0 x =T , o x = T , { }o oo o T 0T : T / x k k >= = T .

    - : *

    o x= T

    ox ,

    o oT x = T ox ,

    { }o

    0 x =T ox .

    . :

    { }A :t t g U U { }B :

    t

    t

    g U U

    :

    :h U U

    * 3: ( , )+ ;

  • : 8

    . . 2010

    : A Bo o( ) ( )t th x h x= g g , ox U , t ,

    : ( ) ( )A Bo o( , ) , ( )=g gh t x t h x , ox U , t .

    :

    B

    At

    t

    h h

    g

    g

    U U

    U U

    t

    :

    ( )o o( )= x h xh , o x U .

    , , -, , , nU . , - : : ( )nh Hom n ,

    : ( )nh Diff n ,

    : GL( )nh n . *

    GL( )nh

    ( )nh Diff ( )nh Hom .

    . - , - . , - .

    _______________ . _______________

    * 4: .

  • : 9

    . . 2010

    11..

    :

    ( )dx f xdt

    = , x U .

    1. . *

    :

    = x x , x = U , ,

    ox U :

    o:x U , o o( )

    = tx t x e .

    0 < 0 >

    = x x , x .

    :

    :t g U U , o o( )=gt tx x e , t ,

    :

    : g U U , o o( , )=g tt x x e .

    * (>0) - (

  • : 10

    . . 2010

    :

    o o( ) ( )

    g = g gt+t t tx x , o x U , , t t . :

    { }o o

    /= tx x e tU

    0 o 0x = . :

    { }o 0

    / ( ,0) 0= = = = T gx t t { } { }o 0 o o/ ( , ) 0x t t x x = = =T g .

    0 = . - :

    { }o o o

    / ( , )x t t x x= = = T g .

    0 - - . . , .

    : .

    , :

    = ix x , x U = , i , i = 1,2 , :

    : g U Ui , o o( , )=g i ti t x x e , i = 1,2 ,

    :

    :h U U :

    ( ) ( )A Bo o( , ) , ( )=g gh t x t h x , ox U , t . - 1 2 0 > .

  • : 11

    . . 2010

    , 1 2 0 < : h U U : | (0) |= +h . 1 2 0 > , - :

    :h U U , 2 1

    2 1

    /

    /

    | | , 0( )

    | | , 0x x

    h xx x

    + =

    :

    0 x ( ) ( ) ( )2 11 2 1 21 2/ /

    o o o o( , ) , ( ) = = =t th t x x e x e t h xg g ,

    0 x ( ) ( ) ( )2 11 2 1 21 2/ /

    o o o o( , ) | | , ( ) = = =t th t x - | x | e - x e t h xg g .

    , :

    ( )o o( )= x h xh , o x U .

    1 2 0 < < 1 20 < <

    2 1 0 < < 2 10 < <

    . *

    * 5: ;

    . h 2 10 < < 2 1 0 < <

    1h 1 20 < < 1 2 0 < < , -

    2 1 = .

  • : 12

    . . 2010

    2. . U :

    2/3x x= , xU .

    ox U :

    o:x U , ( )o

    31/3o( ) / 3x t x t = + ,

    o 0x = ( ) 0x t = , t .

    2/3x x= , x .

    o 0x , , , :

    ( ){ }o 31/3o / 3 /x x t t= + U .

    o 0x = , , , - 2( ) / 9x t t = ; , , ( ) 0x t , t ,

    3( ) / 27x t t= , t , . ;*

    * 6: , :

    =x x , 0 1< < .

  • : 13

    . . 2010

    ( , )t x U . , , . , , :

    2/3( )f x x= , x .

    .

    : .

    U :

    ( )x f x= , xU , :

    :f U . ot ox U , o o( , )t x U :

    : I U , o o( ) =t x .

    , :

    o( ) 0f x = o( ) =t x , It ,

    o( ) 0f x o

    ( )

    o ( )

    =

    t

    x

    dt tf

    , It .

  • : 14

    . . 2010

    1. : *

    o( ) 0f x = o( )t x o o( ) =t x . o( ) 0f x ( )x t=

    o o( )t x = , : o( ) 0t , ot , - ( )x t= . ox U

    ( )t x= o o( )x t = ( ) ( ) 1x f x = , 1/ ( )f x -, :

    oo( ) ( ) ( )

    x

    x

    dx xf

    = + .

    o( ) 0x , o o( )t x= , ( )t o o( )t x = . , , ot , :

    o

    ( )

    o( )t

    x

    d t tf

    =

    .

    , ( )x t= , ( )x , o o( )t x = . :

    ( )1( ) ( ( )) ( ( ))t t f t = = , o o( )t x = .

    . ;

    - . , , , . , -. ;

    . , - , , . , - - . , - , . * 7: : 2.3x x= , x .

  • : 15

    . . 2010

    : .

    :

    ( )x f x= , x U ,

    :

    :f U .

    ox U , .. o 0x = , (0) 0f = , :

    = x x , x .

    , > 0 , 0x , o 0x = , :

    ( )f x x . ox U :

    o o( ) ( )f x f x x x . Lipschitz . - . - . - , - .

    Lipschitz Lipschitz x=0. x=0.

  • : 16

    . . 2010

    3. .

    U :

    2=x x , xU . :

    1( )c

    x tt

    =

    , c ,

    ct . , - 0t = ox U , :

    o o: Ix x U , o

    o

    o

    ( )1x

    xt

    x t =

    ,

    o 0x = :

    o( ) 0x t = , t . *

    2x x= , x .

    . , ! :

    :t g U U ,

    oo( ) : ( )t xx t= g , t .

    * .

    8: ;

  • : 17

    . . 2010

    : . = U :

    ( )x f x= , xU ,

    . :

    ( )dx t k

    f x= + , k .

    , 1,..., pc c , 1] , [j j jc c = , 1,..., 1j p= + , oc = ,

    1pc + =+ , . j jm , 1,..., 1j p= + , :

    :j jH , ( ) ( )jx

    j m

    dH xf

    = , 1,..., 1j p= + ,

    :

    ( ) 1/ ( )jH x f x = , jx , 1,..., 1j p= + . -, :

    1: { ,..., }pH c c U , ( ) ( )jH x H x= , jx , 1,..., 1j p= + .

    1 / ( )y f= 1: { ,..., }pH c c U .

  • : 18

    . . 2010

    . o(0)x x= , o ix c= , 1,..., 1j p= + , o o( )x t x . ,

    1,..., 1j p= + , o jx c= . :

    :c jH , ( ) ( ) ( )c j jH x H x H c= ,

    ox c= , - jH . 1jH ] , [j ja b :

    { }( ) /j j ja inf H x x= { }( ) /j j jb sup H x x= ,

    1cH ] , [j ja b :

    ( )j ja a H c = ( )j jb b H c = .

    :j jH :c jH .

    :

    ( )j

    j

    c

    m

    df

    cH , jH , jx c= jb = , jb cH jx c= .

  • : 19

    . . 2010

    0t = o jx c= :

    o: ] , [x a b U , o

    1( ) ( )x ct H t = .

    , *

    :

    o

    1o(0) (0)x cH x

    = = .

    :

    o( )x t = ( ) ( ) ( ) ( )o

    111 1 1

    1

    1( ) ( ) ( ) ( )( )c c c c xc

    H t H H t f H t f tf H t

    = = = = , ] , [t a b .

    , . ] , [ ] , [a b a b - 0t = ox c= :

    o: ] , [x a b U , o o(0)x x = , o o( ) ( ( ))x xt f t = ,

    o o o o

    o

    1( ( )) ( ( )) ( ) ( ) 1( ( ))c x c x x xx

    d H t H t t tdt f t

    = = =

    , ] , [t a b .

    , k :

    o( ( ))c xH t t k = + , ] , [t a b : o o( (0)) ( )c x cH H x k = =

    o o

    ( ( )) ( )c xH t H x t = , ] , [t a b .

    ] , [t a b { }o( ) ( ) / jt H x H x x .

    { }o o( ) ( ) / ( )j jinf H x H x x a H x = { }o o( ) ( ) / ( )j jsup H x H x x b H x =

    o o] ( ), ( )[ ] , [j jt a H x b H x a b =

    ,a a b b = = .

    * 9: , , . , - -. ;

  • : 20

    . . 2010

    4. .

    U :

    (1 )x x - x= , xU .*

    ox U :

    o o: Ix x U , o

    o

    o o

    ( )1

    t

    x t

    x et

    x x e =

    +,

    :

    o 0=x o ( ) 0 =x t , t , ( ),

    o 1=x o ( ) 1 =x t , t , ( ).

    .

    , :

    o o1 0tx x e + = .

    , :

    =D { }oo o( , ) / , Ixt x x t U U

    o [0, 1]x oIx = ,

    o 0x < ( )o o oI ] , ( 1) / [x ln x x= ,

    o 1x > ( )o o oI ] ( 1) / , [x ln x x= + .

    * , ( Verhulst)

  • : 21

    . . 2010

    (1 )x x - x= , x = U . ox U , 0t = , :

    oo

    o o

    ( , )1

    t

    t

    x et x

    x x e=

    +g , I

    oxt .

    - :

    oo( ) : ( )t xx t= g , t .*

    * 10: :

    o o( ) ( )t+t t tx x g = g g , t,t ,

    oo

    o o

    ( )1

    tt

    tx ex

    x x e=

    +g , ox U

    :

    ( ) ooo o

    ( )( )1 ( ) ( )

    t tt t

    t t tx ex

    x x e

    = = +g

    g gg g

    o

    o o

    o o

    o o o o

    1

    11 1

    tt

    t

    t tt

    t t

    x e ex x e

    x e x e ex x e x x e

    += =

    + + +

    o oo

    o o o o

    ( )1 1

    t t t+tt+t

    t t t+tx e e x e x

    x x e e x x e

    = = = + +g .

  • : 22

    . . 2010

    : . :

    ( )x f x= , x U .

    ox U : :

    oo0, 0 : , | | | ( ) ( ) | , 0x xx x x t t t > > < < U .

    :*

    &

    o o| | ( )xtx x lim t x+ < = .

    : . . ( )y f x= ox U o( ) 0f x , :

    o( ) 0f x < ox ,

    o( ) 0f x > ox .

    4 :

    ( ) 1 2f x x = (0) 1 0(1) 1 0

    ff

    = > = < U ,

    (2) o o0 : , 0 | | ( ) ( ) 0x x x x x f x > < < < < < < >U .

    . ox U : ( ) 0of x = .

    (1) (1) :

    ( ) ( )2( ) 2 ( ) 2 ( ) ( )o o od dxx t x x t x x t x f xdt dt

    = =

    (0)x 0 (0) ox x< < :

    2( ) 0od x t xdt

    < .

    0t = , t , t | ( ) |ox t x - t . , , | ( ) |ox t x < 0t . , = , - :

    oo| | | ( ) ( ) | , 0x xx x t t t < < ..

    (2) | ( ) |ox t x t ,

    o( )tlim x t x+ = .

    0> . , :

    ( ){ }max 2 ( ) ( )oxM x t x f x= { }: | |ox x x = .

    (2) :

    ( )2( ) 2 ( ) ( ) 0o od x t x x t x f x Mdt

    = <

    20 0

    ( )t t

    od x s x ds M dsdt

    2 2( ) (0)o ox s x x x M t +

    t , 0= .

  • : 24

    . . 2010

    (3) . :

    o( ) ( ) 0x x f x > , o0 x - x< < .

    . , : 0 | (0) |ox x< < , / 2 = , :

    0 (0) ox x< < ( ) , 0ox t x t < .

    < :

    ( )2( ) 2 ( ) ( ) 0o od x t x x t x f xdt

    = > | ( ) | | (0) |o ox t x x x .

    : ( ){ }min 2 ( ) ( )oxm x t x f x= { }: (0) ( )o ox x x x t x =

    0m > ( )x t 0t . :

    2

    0 0( )

    t t

    od x s x ds mdsdt

    2 2( ) (0)o ox s x x x mt +

    t + . o 0- x - x < < . . ( )y f x= ox U o( ) 0f x , :

    o( ) 0f x < ox ,

    o( ) 0f x > ox . . ox U ( ) 0of x < . ox U :

    o o] , [ ( ) 0x x x f x + <

    x x ox :

    o o( ) ( ) ( ) ( )f x f x f x x x = .

    , o o] , [x x x + ( ) 0f x < , :

    o o] , [x x x + ( ) 2o o o( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0x - x f x f x f x x - x = <

    o o] , [x x x + o( ) ( ) 0x x f x < .

  • : 25

    . . 2010

    .

    2. :

    ( )x f x= , x U ,

    3 1/ 0( )

    0 0

    x sin x xf x

    x

    ==

    . 0x = .*

    * . . 0ox = 1 /kx k= , k , , 0ox = , 1/kx k= , k . 0ox = , >0,

    on 1/ on < 1/ on = , :

    | | ( ) [ 1 / ,1 / ] , 0 | ( ) | , 0t to ox g x n n t g x t< < ,

    [ 1 / ,1 / ]o on n .

    ]0, [x , on 1/ on

    < | ( ) | 1 /t og x n> , 0t , :

    o( ) 0t

    tlim x x+

    =g .

  • : 26

    . . 2010

    5. . = U :

    x sin x= , xU .

    , ox U , :

    o:x U , o ( )x t = .

    *

    sinx x= , x .

    t , :

    : tg , oo

    ( ) ( )= t xx tg .

    . o ,= x k k , , - , - . - . - :

    { }o o

    ( ) /tx x t= g U , o Ux ,

    :

    { }o

    / ( )tx k t k k= = = = T g , { } { }o o o/ ( ) 0tx k t x x = = =T g . * 11. ;

  • : 27

    . . 2010

    : . :

    ( )x f x= , x U ,

    ox U :

    o( )x f x x= , x U .

    . :

    = x x , = x U ,

    o 0x = 0< 0> . , ( )y f x= ox U o( ) 0f x , :

    o( ) 0f x < ox ,

    o( ) 0f x > ox ,

    :

    o( )x f x x= oo( )

    o( )f x t

    x t x e = o( )o o( )

    f x tt x x e =g , ox U .

    :

    x sin x= , xU ,

    :

    ox = 2k x x= ,

    ox = (2 1)k+ x x= + .

    3. - :

    ( )x f x= , x U ,

    3 1/ 0( )

    0 0

    x sin x xf x

    x

    ==

  • : 28

    . . 2010

    6. . = U :

    2x x= + , xU ,*

    :

    2( )f x x = + .

    . 1 0x x= < & 2 0x x= >

    0< , 0x= 0= 0> . , 0< ,

    o 1x x= o 2x x= , - 1( ) 0f x < 2( ) 0f x > . 0< - 0= 0> . 0= -, , , , . o 0x = - 0= -:

    0 o( ) 0f x= = .

    : 0,

    : 2x x= + , .

    * 12. ;

  • : 29

    . . 2010

    : .

    :

    ( )x f x= , x U ,

    :

    ( )x f x= + , .

    :

    = x x , = x U ,

    . , :

    x x= + , x U ,

    ( 0)= o 0x = - ox = , . , :

    x x= + , x U ,

    ( 0)= o 0x = ox = , - . , , . , , - .

    .

  • : 30

    . . 2010

    , -, o ox U :

    o o( ) 0f x = o o( ) 0f x = .

    , . , :

    3x x= + , x = U ,

    :

    3 0x + = 3x =

    0 = o 0x = .

    4. , - :

    ( )x f x= , x U ,

    2( ) (1 )f x x x = + .*

    o 0 = , 1ox = o 4 / 27 = , 1 / 3ox =

    .

    * . :

    2

    2

    ( ) 0 (1 ) 0 1 0( ) 0 1/ 3 4 / 273 4 1 0

    o

    o

    o o o o o

    o o oo o

    f x x x xf x xx x

    = + = = = = = = + =

  • : 31

    . . 2010

    7. . = U :

    3x x x= + , xU . :

    3x x x= , x = U ,

    , ox U , :

    o:x U , o ( )x t =

    *

    .

    - :

    o 0, 1x = : o 0 ( ) 0x t= , o 1( ) 1x t= , o 1( ) 1x t= ,

    : (0) 0f > o 0x = ,

    ( 1) 0f + < o 1x = + ,

    ( 1) 0f < o 1x = ,

    : 3x x- x= , x .

    .

    * 13. ;

  • : 32

    . . 2010

    : .

    :

    3( )f x x x = + .

    , :

    3x x = .

    :

    1 12

    2 2

    3 / 3 2 3 / 9( ) 1 3 0

    3 / 3 2 3 / 9

    xf x x

    x

    = + = = =

    = = +

    , :

    1 1

    2 2

    1 1 1 1

    2 2 2 2 .

    2 3 / 9 : 3 / 3 ( ) ( ) 0

    2 3 / 9 : 3 / 3 ( ) ( ) 0

    x f x f x

    x f x f x

    = = + = =

    = + = = =

    .

    . :

    2 3 / 9- < , 2 3 / 9- = & ,

    2 3 / 9 2 3 / 9- < < , 2 3 / 9+ = & , 2 3 / 9 > + .

  • : 33

    . . 2010

    .

    5. , - , , 0t = (0)x .*

    .

    * . 2 2 3 / 9 = , -, , - ( )x t x+ . , - 2 . , - 1 2 3 / 9 = , - ( )x t x -. , - 1 2 3 / 9 = , , . 1 2 . , - (hysteresis loop), . .

  • : 34

    . . 2010

    8. .

    = U :

    (1 ) +x x - x= , xU , 0> .*

    0 = , , ox U :

    o o: Ix x U , o

    o

    o o

    ( )1

    t

    x t

    x et

    x x e =

    +,

    :

    o 0=x o ( ) 0 =x t , t , ( ),

    o 1=x o ( ) 1 =x t , t , ( ).

    :

    (1 )= x x - x , xU , 0> . :

    :f U , ( ) (1 )f x x - x = , + , ( 1) = .

    * , ( Verhulst). 14. :

    (1 )x x - x= , x = U , 1, 0 = > ;

  • : 35

    . . 2010

    1x x= 2x x= . , 2( ) 0f x < .

    : .

    - = >. = , , -, , .

    .

    , , , - - :

    :f U , ( )( ) (1 ) 1 2f t,x x - x sin t = + , + , ( 1) = .

  • : 36

    . . 2010

    : . - , , - , :

    :f U , ( )y = f t,x , :

    ( , )x = f t x , x U, t .*

    o o( , )t x U o o( , )f t x - . , , - :

    ( )(1 ) - 1 2x x - x sin t= + , x U , 0, 0 > > .

    0 > 1 = .

    :

    ( , ) ( 1, ),f t x f t + x x = U, t , + ,

    , ox U :

    ( )x x t= , o(0)x x= : ( )( ) , ( )x t f t x t= , oIxt , * . .

  • : 37

    . . 2010

    , , :

    1 1( )x x t= , 1 o(0)x x= : ( )1 1( ) , ( )x t f t x t= , 0 1t .

    , - :

    2 2 ( )x x t= , 2 1(0) (1)x x= : ( )2 2( ) , ( )x t f t x t= , 0 1t . :

    1 2( 1) ( )x t x t+ = , 0 1t , :

    ( ) ( )1 2 2 1( 1) ( ) , ( ) 1, ( 1)x t x t f t x t f t x t + = = = + + , 0 1t .

    . 0 1t ;

    1t = ; Poincar:

    o: , ( ) : (1)x xp U U p = .

    k t k= , - ox U :

    o( ) ( (1)) (2)x x x= =p p p , o( ) ( (1)) ( (2)) (3)x x x x= = = p p p p p p , *

    Poincar : ( )(1 ) - 1 sin 2x x - x t= + , xU , 5, 0.8 = = .

    * .

  • : 38

    . . 2010

    , - Poincar:

    o o o( )x x x U : p = .

    , ox U o(0)x x= :

    o o( )x x=p o o( )k x x =p , k o( )x k x = , k ,

    0t = 1t = , :

    ( ) ( 1) ... ( )x t x t x t k= + = = + , k ,

    o(0)x x= - 1T = . , Poincar - :

    ( )( , ) (1 ) 1 sin 2x f t x x - x t= = + ;

    :

    ( )(1 ) - 1 sin 2x x - x t= + , xU , 5, 0.8 = = . *

    :

    : g U U , oo

    ( , ) : ( )xt x t= g .

    , ox U , :

    o o( , ) ( , ( , ))t t x f t t x =g g , o o(0, )x x=g ,

    * .

  • : 39

    . . 2010

    Poincar :

    o o: , ( ) : (1, )x x =p U U p g .

    :

    o o o0( , ) ( , ( , ))

    tt x x f s s x ds= + g g

    o oo o o0( , ) 1 ( , ( , )) ( , )

    t

    x xt x f s s x s x ds = + gg g g .

    o o( ) ( , )xw t t x= g

    :

    o o(0) (0, ) 1xw x= =g .

    :

    oo o o( ) ( , ( , )) ( , ) ( , ( , )) ( )xw t f t t x t x f t t x w t = = g gg g g

    :

    o( ) ( , ( , )) ( )w t f t t x w t = g g , (0) 1w = , :

    o0( ) ( , ( , ))

    tw t exp f s s x ds= g g .

    o o

    1

    o o0(1, ) ( , ( , ))x xx exp f s s x ds = g g

    o

    1

    o o0( ) ( , ( , )) 0xx exp f s s x ds = >p g .

    Poincar - 2 :

    ( )o o o1 1o o o0 0( ) ( , ( , )) ( , ( , ))x x xx f s s x ds exp f s s x ds = = p g g ( )( )o o1 2o o o0 0( ) ( , ( , )) ( , ( , )) 0sx xx f s s x exp f u u x du ds=

  • : 40

    . . 2010

    , Poincar U U . , :

    o o o( )x x x U : p = o o( 1, ) ( , )t+ x t x=g g o o( 1) ( )x xt + t = ,

    o o o( )x x x U : p = o o( 1, ) ( , )t+ x t x =g g o o( 1) ( )x xt + t = .

    ( 5, 0.8 = = ).

    :

    ( )( , ) (1 ) 1 2f t x x - x sin t = + o( , ) (1 2 )f t x sin t = +

    o( , ) 0f t x < 3 / 4t = . , Poincar - . o = - . - .

    ( 5, 0.8 = = ).

  • : 41

    . . 2010

    1. :

    2( )f x x x =

    . ( )x t :

    ( )x f x= .

    20 / 4< , ox : - (0) ox x< , - (0) ox x> .

    2 / 4 > , (0)x .

    :

    2( )f x x x x =

    < , . = , > ;

    :

    2( ) (1 2 )f x x x sin t = + ;

  • : 42

    . . 2010

    22..

    :

    11 1 2( , )

    dx f x xdt

    = , 2 2 1 2( , )dx f x xdt

    = .

    1. - . - :

    1 12 2

    = =

    x xx x

    1 2( , )x x x= = U .

    :

    o:x U , ( )o 01 02( ) , = t tx t x e x e , o 01 02( , )x x x= U .

    :*

    :t g U U , ( )o 01 02( ) , =gt t tx x e x e , t ,

    :

    01o

    02 .

    0( )

    0

    tt

    t

    xex

    xe

    =

    g

    :

    o o( ) ( )

    g = g gt+t t tx x , o x U , , t t .

    :

    : g U U , ( )o 01 02( , ) ,t tt x x e x e=g , :

    { }o o

    ( , ) /x t x t= g U , o Ux .

    * te te .

  • : 43

    . . 2010

    :

    2 1| | | |x c x= .

    =0 . :

    0< : . . .

    0 <

    0= : . .

    0 =

  • : 44

    . . 2010

    0> : . 1 =1 . .

    0 1< < 1 = 1<

    0 1< < 1 = 1<

    .*

    6. . ;

    * 15. ;

  • : 45

    . . 2010

    2. - .

    - :

    1 22 1 .

    x xx x=

    =

    1 2( , )x x x= = U .

    - :

    1 1 2=y x + x , 2 1 2= y x x ,

    :

    1 1

    2 2

    yy =

    =

    yy

    1 2( , )y y y= U .

    :

    1 1( ) (0)ety t = y , 2 2( ) (0)e

    ty t = y ,

    :

    1 1 2( ) (0) (0)x t = x cht + x sht , 2 1 2( ) (0)s (0)cx t = x ht + x ht .

    1 2( , )y y 1 2( , )x x

    :

    :t g U U , ( )o 01 02 01 02( ) ,t x x cht + x sht x sht + x cht=g

    :

    10o

    20 .

    ( )txch t sh t

    xxsht cht

    =

    g

    :

    { }o o

    ( ) /= g Utx x t , o Ux .

  • : 46

    . . 2010

    3. . - :

    1 2

    2 1 .

    x xx x=

    =

    1 2( , )x x x= = U .

    :

    1x r cos= , 2x r sin= , > 0, ( 2 )r mod ,

    :

    ( ) 0

    ( ) 1

    r t

    t

    =

    =

    o

    o

    ( )( )

    r t rt t=

    =

    :

    1 o o( ) (x t r cos t= ) , 2 o o( ) (x t r sin t= ) ,

    1 1 2(0) (0)( )x t x cos t x sin t= + , 2 2 1(0) (0)( )x t x cos t x sin t= . - :

    10o

    20 .

    ( )txcos t sin t

    xxsin t cos t

    = g

    :

    { } { }o 0 o o

    / ( ) 2 /tx t x x k k = = = T g , { }o 0 / (0) 0tx t= = = = T g .

    .

  • : 47

    . . 2010

    4. . - :

    1 1 2

    2 1 2 .

    x x xx x x= +

    = +

    1 2( , )x x x= = U .

    :

    1x r cos= , 2x r sin= , > 0, ( 2 )r mod ,

    :

    ( ) ( )

    ( ) 1

    r t r tt

    =

    =

    o

    o

    ( )( )

    tr t r et t=

    =

    :

    1 o o( ) (tx t r e cos t= ) , 2 o o( ) (

    tx t r e sin t= ) .

    1 1 2(0) (0)( )t tx t x e cos t x e sin t= + , 2 2 1(0) (0)( )

    t tx t x e cos t x e sin t= .

    te :

    10o

    20 .

    cos sin( )

    sin cost t xt tx e

    xt t

    = g

    :

    { } { }o o o

    / ( ) 0tx k t x x = = =T g , { }o 0 / (0) 0tx t= = = = T g .

    .

  • : 48

    . . 2010

    : . 2= U :

    1 11 1 21 2

    2 12 1 22 2 .

    x a x a xx a x a x= +

    = +

    :

    2:x , ( )1 2( ) ( ), ( )x t x t x t= .

    - - :

    2: ix , 1,2=i .

    . :

    1 11 21 1

    2 12 22 2

    x a a xx a a x

    =

    :

    X( ) A X( )t t= .

    2 2:

    - - :

    2: iy , , 1= i iy x , 1,2=i .

    2 2

    i ix y

  • : 49

    . . 2010

    .

    :

    ( )3 0 =

    det I .

    :*

    1 2 1 2a b b a = det 1 2a b = +tr ,

    :

    ( )2 0 + =tr det

    :

    2(A) ( A) 4 A = tr det . :

    (A) 0 > , , ,

    (A) 0 = , , = ,

    (A) 0 < , , ,i i = + = . , . -. .

    * , , .

  • : 50

    . . 2010

    (A) 0 > 1 2 1 2, , .

    :

    { }2E / Ai i = =

    , 1,2i = .

    :

    1 11

    22 2 .

    00

    y yy y

    =

    :

    1 1

    2 2

    ( ) ( )( ) ( )

    y t y ty t y t

    = =

    1 1

    2 2

    ( )

    ( )

    t

    t

    y t c e

    y t c e

    =

    = 1 21 1 2 2( )

    t tx t c e c e = +

    .

  • : 51

    . . 2010

    (A) 0 = , , = .

    , :

    { }2E / A = =

    .

    - E 2dim = :

    1 1

    2 2

    00

    x xx x

    =

    :

    1 1

    2 2

    ( ) ( )( ) ( )

    x t x tx t x t

    = =

    1 1

    2 2

    ( )

    ( )

    to

    to

    x t x e

    x t x e

    =

    = ( ) tox t x e

    = .

    ,

    .

    - E 1dim =

    :

    A = +

    .

    :

    1 1

    2 2 .

    10

    y yy y

    =

  • : 52

    . . 2010

    :

    1 1 2

    2 2

    ( ) ( ) ( )( ) ( )

    y t y t y ty t y t

    = + =

    1 1 2

    2 2

    ( ) ( )

    ( )

    t

    t

    y t c c t e

    y t c e

    = +

    = 1

    2

    ( ) ...( ) ...

    x tx t

    = =

    (A) 0 < , , i , i = + = .

    - *

    :

    1 2 = +

    i , 1 2 =

    i .

    :

    1 12 = + =

    , 2 2( ) 2 = =

    i ,

    :

    1 1

    2 2 .

    y yy y

    =

    * :

    1 1 1 1

    2 2 2 2

    ( ) (0) (cos sin )00 ( ) (0) (cos sin )

    t

    t

    z z z t z e t i tz z z t z e t i t

    = + = =

  • : 53

    . . 2010

    :

    1 1 2

    2 1 2 .

    y y yy y x=

    = +

    :*

    1 cosy r= , 2 siny r= , > 0, ( 2 )r mod ,

    :

    r r=

    =

    ( )( )

    to

    o

    r t r et t

    =

    = +

    :

    1

    2

    ( ) cos( )

    ( ) sin( )

    to o

    to o

    y t r e t

    y t r e t

    = +

    = +

    1

    2

    ( ) ...( ) ...

    x tx t

    = =

    7. - , . * .

  • : 54

    . . 2010

  • : 55

    . . 2010

    8. :

    [1] 1 1 2

    2 1 24 2

    x x x

    x x x

    = +

    =

    [2] 1 1 2

    2 1 2

    2 3

    3 2

    x x x

    x x x

    = +

    = +

    [3] 1 1 2

    2 1 2

    2 3

    3 4

    x x x

    x x x

    =

    = +

    [4] 1 1 2

    2 1 2

    3 3

    3

    x x x

    x x x

    =

    =

    .

    [1] : 1 23, 2 = = , : 1 2(1, 4), (1,1) = =

    . :

    1 1

    2 2

    3

    2

    y y

    y y

    =

    =

    3

    1 12

    2 2

    ( )

    ( )

    t

    t

    y t c e

    y t c e

    =

    =

    3 21 1 2

    3 22 1 2

    ( )

    ( ) 4

    t t

    t t

    x t c e c e

    x t c e c e

    = +

    = +

    [2] : 1 21/ 2, 3 = = , : 1 2(1, 2), (1, 3) = =

    . :

    1 1

    2 2

    / 2

    3

    y y

    y y

    =

    =

    /2

    1 13

    2 2

    ( )

    ( )

    t

    t

    y t c e

    y t c e

    =

    =

    /2 31 1 2

    /2 32 1 2

    ( )

    ( ) 2 3

    t t

    t t

    x t c e c e

    x t c e c e

    = +

    = +

    [3] : 1 = , : (1, 1) =

    , : ( 1/ 3, 0) =

    . :

    1 1 2

    2 2

    y y y

    y y

    = +

    =

    1 1 22 2

    ( ) ( )

    ( )

    t

    t

    y t c c t e

    y t c e

    = +

    = 1 2 1 2

    2 2 1

    ( ) 2( / 3)

    ( ) 2( )

    t

    t

    x t c t c c e

    x t c t c e

    = +

    = +

    [4] : 1 5, 1 5 = + = i i , : (2 5, 3), (2 5, 3) = + =

    i i .

    1 2(2, 3), ( 5, 0) = =

    , :

    1 1 2

    2 1 2

    5

    5

    y y y

    y y y

    =

    = +

    1 2sin , cosy r y r= = :

    ( ) ( )

    ( ) 5

    r t r t

    t

    =

    =

    ( )

    ( ) 5

    to

    o

    r t r e

    t t

    =

    = + / 5r c e=

    1

    2

    ( ) cos( 5 )

    ( ) sin( 5 )o o

    o o

    t

    t

    y t r e t

    y t r e t

    = +

    = +

    ( )1

    2

    ( ) 2cos( 5 ) 5 cos( 5 )

    ( ) 2 sin( 5 )

    o o o

    o o

    t

    t

    x t r e t t

    x t r e t

    = + + = +

  • : 56

    . . 2010

    [1] [2]

    [3] [4]

    9. :

    1 1 1 2

    2 2 1 2

    ( , )( , )

    x f x xx f x x=

    =

    :

    1 2 2 1 2 1 1 21 2

    ( , ) ( , ) ( , )x x = f x x f x xx x +

    .

    - :

    ;=div

    - . , .., ; , ;

  • : 57

    . . 2010

    10. . .

  • : 58

    . . 2010

    - : 3F : : . ; - . , , ... . , - , , ... : . : . .14F : :. . & , .... : 0, : , . :. . . 5. , - , , ... ., , , . . , . = , , -, , ... ., , , ., , : ., , Poincar :, - Poincar:., :, , , , :, , - . , Poincar - : : 23F : ( ). ( ). - : - : - :. . - :. . : .. 9. :