ứng dụng phương pháp bậc tôpô trong nghiệm tuần hoàn của phương trình vi phân, chương 1

20 690 0
ứng dụng phương pháp bậc tôpô trong nghiệm tuần hoàn của phương trình vi phân, chương 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

tài liệu tham khảo ứng dụng phương pháp bậc tôpô trong nghiệm tuần hoàn của phương trình vi phân, chương 1

CHUaNG I : B~C TOPO CUA NHUNG TOAN TV L - Hoan toaD lien t.,.c I TOAN TV L - HoAN ToAN LIEN T1)C : 1.1.Tmin tii Fredholm va bai tmin ghi tri bien tuye'ntinh D;nh nghia 1.1 : Cho X, Z la nhung khong gian dinh chuftn th1!c,va ky hi~u \ I chuftn tu'dng ling cua chung la MOt anh x~ tuye'n tinh : L : domL c X ~ Z Voi ;.1 KerL = L {a} va.lmL = L (domL) du'QcgQi la mOt anh x~.Fredholm, ne'u hai di~u ki~n sail xay : (i) KerL co s6 chi~u hOOh~n (ii) ImL la dong va co s6 d6i chi~u hOOh~n (So' d6i chi~u cua ImL la s6 chi~u cua ZhmL, nghla Ia so' chi~u cua d6i h~ch CokerL cua L) Khi L la anh x~ Fredholm, chi s6 cua no ky hi~u IndL la s6 nguyen, du'Qcxac dinh bai IndL = dimKerL - CodimlmL Tinh cha't 1.2 : Tli dinh ilghla tren va til' nhii'ng ke"t qua cd ban cua giai tich ham tuye"n tinh, t6n t~i nhung phep chie'u lien tl}c P : X ~ X, Q:Z~Z SaD cho Imp = KerL, KerQ = ImL VI the' x = KerL EE> Kerp Z = ImL EE> ImQ la t6ng tn!c tie'p tapa Khi d6 slf thu hyp Lp cua L tren domL n KerP la anh x~ - va anh x~ daD (d~i so') Kp : ImL ~ domL n KerP duQc xac dinh Ky hit$u : Kp,Q: Z ~ domL n KerP duQcgQila t6ng quat h6a nguQccua L, dinh nghla bdi Kp,Q = Kp (I - Q) X6t bai toan vi phan thuong (*) d day x'(t) = (d/dt) X1(t)=f(t), tEI=[O,l] { Mx(o) +Nx(l) = C x(t), f ELI (I, Rn) khong gian cua nhii'ng anh x~ kha tich Lebesgue tu vao Rn, cERn, va M, N la nhii'ng ma tr~n thlfc vuong cgp n Ta d~t : X = C (I, Rn) khong gian cua nhii'ng anh x~ lien t1;lctu I vao R n, domL = {x EX: x lien t1;lCtuyt$t do'i tren I}, L: x ~ (x', M XeD) + N xCI)), Z = L (I, Rn) x Rn g = (f, c) Thl bai loan (*) tuong duong vdi phuong trlnh thu gQn Lx Ngoai = g = {x EX: x la anh XC;lh~ng va (M + N) x(0) = O}, d6 dimKerL = dim Ker (M + N) KerL N6i mQt cach khac, phuong trlnh dftu (*) tuong duong vdi t x(t)=x(o)+ ff(s)ds, tEl, VI the- phuong trinh thli' hai (*) duQc vie-t (*.1) (M+N) x(o) =c - N ff(s)ds, , ta suy duQc ImL = {(f'C) EZ:c-N = A-I !fEIm(M+N)} (Im-(M+N)) Vdi A duQc dtnh nghla bdi anh XC;l tie-ptuye-n A : Z ~ Rn A(f,c) =c - f N f(s)ds, Vdi chu~n thuong dung tren L\1, Rn) va Rn va chu~n tich tuong ling tren A, thl A lien tl;1C, ta suy ImL la d6ng Z Ta chli'ngminh L la mQtanh XC;l Fredholm chi s6 zero Ta c6 kerA la d6ng va loan anh tren Rn, VIthe-codim KerA Z =Ker A E9 U (t6ng tOpo) Vdi : dim U = n = n va Do d6, ne'u AU la A thu hyp tren U, thl A-I (Im(M + N)) = Ker A EBAU1(Im(M +N)) = Ker A EBV Voi dim V = dim 1m (M + N) VI the' Codim ImL =n - dimlm (M + N) = dim Ker (M + N) = dim Ker L V~y L la anh x~ Fredholm chi s6 zero Chung ta chi fa cach xfiy dvng nhii'ngphep chi€u P va Q cho ImP = KerL ImL =kerQ va t6ng quat h6a ngu'Qctu'dng ung cua chung f)~t S : Rn ~ Rn la mQt phep chi€u, cho ImS =kef (M + N) va d~t (M + N)s la sv thu hyp cua (M + N) tren Kers, thl (M + N)s la mQt song anh tit KerS vao 1m (M + N) Th~t v~y : Ta c6: dim Ker (M + N) + dim 1m (M + N) =dim KerS + dim ImS, Suy dim KerS =dim 1m (M + N) f)~ chung minh (M + N)s la mQt song anh, chi c~n chung minh (M + N)s la ddn anh Ta co Ker (M + N)s = {x EKerS/ (M + N)Sx = O} = {x/ x EKerS,(M +N)x = O} = {x/ x EKerS,x EKer(M +N)} = -{x/ x EKerS,x ElmS} = {a} Ne'u (f, c) E lmL, thl phuong trlnh (* 1) tu'ong du'ong voi x(oJ = S (X(OJ)+(M+N)S{C-Nlf(SJdS) bi~u thuc tren cho nghit%mcua bai loan gia tri bien sail x(t) =S (x(o)) + If(S)ds+(M+N)S{C-N !f(S)dS) Ngoai fa, ne'u ta dinh nghla Ps la phep chie'u tren X bdi Ps(X) =S(x(o» Voi ve' phcii la anh X~ hang X, nh~n gia tri S(x(o», voi mQi (f, c) E lmL, Taco: (*;2) (Kps (f,C»)(!) = {f(S)ds+ = f(s)ds+ (M + N)S l(c - N ! f(S)dS) (M + N)Sl.A(f,c),(t EI) E)~tT la mQt phep chi€u Rn, cho ImT=Im(M+N) va dinh nghia QTtren Z, bdi QT (f,c) = (0, (I - T)A (f,cn Do (f, c) E ImL ne'u va chI ne'u = Ker QT ImL Ngoai QT la mQt phep chie'u lien tl;lc,tit (* 2) ta co (KPs,QT(f,c»)(t) = f(s)ds+ (M + N)SIT( c - N !f(S)dS] = If(S)ds+(M+N)slTA(f,C), tEl Do sv bi~u thi cua nhii'ng phep chie'u Ps, QT va t6ng qmit hoa nguqc KpS' QT nhung s6 h,:;mgcua nhung phep chie'u Rll vao Ker(M+N) va 1m(M + N) = 0, Khi C ta xet loan tii' triI'u tuqng cho bai tmin vi phan thuong, ta d~t x = {CO,R ll):Mx(o) + Nx(1) = O} Z = Ll(I,Rn) dam L= {x E~ va dinh nghia X : x lien tl;lctuy~t d6i tren I} L bdi ~ Lx =x' Dodo: Ker L = { XEdam L : x la anh x';l h~ng gia tri no ph1;}thuQc vao Ker (M+N)} 10 Luc bai toan (*) voi C = 0, tuang duang voi X(t) = x(o) + {f(S)dS { Mx(o) + Nx(l) =0 Ta c6: Imi:.={f EZ:N If(S)dS EIm(M+N)} = B-1 (1m (M + N)) - ? d ds.y B : Z ~ Rn la anh x~ tuy6n tinh lien t\lC,duQcxac dinh bdi Bf = N 1: f(s)ds VI v~y : - =dim Ker (M + N) dim Ker L la hUllh~n va 1m1- la d6ng, t~i m6i anh x~ f~ 1:f tu Z vaG Rn la to~m anh, Ta c6: Codim1m 1- =dim (lmN/ImN n1m(M + N)), d6 cong thuc L khong nhftt thi6t la chi 86 zero, nhien, n6u del (M + N) "*0, Thl KerL = {O} Va - =dim (ImN limN) Codim 1m L =0 VI v~y [, la kha nghich.Ne'u rank (M, N) - = n L la chi s6 zero, thl [ cling kha nghich Di~u kit$n cu6i cling la di:icbit$t thoa man cho tHrong hc;1pnhG'ng di~u kit$nbien tu~n hoan x(o) - x(1) =0 Vdi - =n =codim 1m L- dim Ker L Ta dinh nghia Ps tren x, vdi S la mQt phep chie'u Rn sac cho ImS = Ker (M + N) Bdi Psx = S (x(o)) -Xc6 gia tri hiing S(x(o)) Ta c6 mQt ? day ve' phai Ja ph~n td' cua phep chie'u lien t1;1csac cho - - 1m Ps = KerL N6i cach khac, Iffy V la mQt phep chie'u Rn sac cho ImV =N-l (1m (M + N)) va dinh nghia toan td' Qv Z bdi QVf r1 = (I - V) \/ - ? - day ve' phai la ph~n td' hiing Z, thl Qv la mQt phep chie'u lien t1;1ctrong Z sac cho : KerQv = {f eZ: £ f(s)ds =V £ f(S)dS} 12 = {f EZ,:£ f(s)ds EW1(Im(M + N))} {f EZ:N If(S)dS Elffi(M+N)} ; , , =ImL Ne'u S la phep chie'utrong Rn duQcdinh nghla nhu tren va ne'u fEZ, thl ta co (Kps'Qv f)(t) = -(M +N)SlNV J~ f(s)ds+ + £(f(S)-(I- V) f(U)dU)ds, t eI Trong truong hQp d~c bi~t cua nhung di~u ki~n gia tri bien tuftn hoan, ta co M=-N=I VI the', ta la'y S = I, V = Ta co , , PIx , , Qof Vii (K~'Qo f)«()= £(f(8)Khi fEe = x(o) r1 = b f(s)ds £ f(U)du}S (1, Rn), ta Iftn lUQtthay Z va Z bdi C (1, Rn) x Rn va C (1, Rn) va thay di~u ki~n lien tl,1Ctuy~t d6i mi~n cua phftn tuye'n tinh bdi tinh khii vi lien tl,1cma khong thay d6i ke'tlu~n va c6ng thllc tren 13 1.2 Tmin tti L - Compact: Dillh Ilghfa 1.3 Cho L : domL c X ~ Z la mQt anh x~ Fredholm, E la mQt khong gian metric va G : E ~ Z la illQt anh x~ Chung ta noi G la L - compact tren E, ne'u nhung anh x~ : QG : E ~ Z va Kp, QG : E ~ X la compact tfen E, nghIa la chung lien tl;1Ctren E va QG(E) va Kp,QG(E) compact tu'dng dot Ta co th~ chung to ding, dinh nghla khong phl;1 thuQc vao sl;1'chQn nhung phep chie'u lien tl;1cP va Q Dinh nghfa 1.4 A.nhx~ G: X ~ Z, du'QcgQila L -: hoan loan lien tl;1C, ne'u no la L compact tren mQit~p bi ch~n E c X Tinh cha't 1.5 : (nhilng di~u kit$ncaratheodory) Gia sa : f : x C ~ RD (t,

Ngày đăng: 28/04/2013, 23:04

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan