Самойленко А. М.

Запропонований огляд присвячено попереднiм та новим дослiдженням класичної проблеми М. А. Буля опису узгоджених лiнiйних векторних полiв та її загальним розв’язкам М. Г. Пфайфера, а також новим спецiальним розв’язкам типу Лакса – Сато. Зокрема, проаналiзовано вiдповiднi алгебраїчнi структури Лi та властивостi iнтегровностi для дуже цiкавого класу нелiнiйних динамiчних систем, що називаються бездисперсiйними рiвняннями небесного типу, якi були введенi Є. Плебанським i пiзнiше проаналiзованi в серiї статей. На основi Лi-алгебраїчної схеми Адлера – Костанта – Сурiо (AKS) та асоцiйованої з нею $R$-структури вивчено орбiти вiдповiдних коприєднаних дiй, тiсно пов’язаних з клaсичними структурами Лi – Пуассона на них. Показано, що умова сумiсностi для них збiгається з вiдповiдними рiвняннями небесного типу, що аналiзуються. Також показано, що всi цi рiвняння породжуються таким чином i їх можна представити як умову сумiсностi Лакса для спецiально побудованих петельних векторних полiв на торi. Описано нескiнченну iєрархiю законiв збереження, пов’язаних з небесними рiвняннями, та вказано її аналiтичну структуру, що пов’язана з iнварiантами Казiмiра. Крiм того, наведено типовi приклади таких рiвнянь, для яких детально проаналiзовано їх iнтегровнiсть у рамках запропонованого пiдходу. Показано зв’язок розвинутого пiдходу з дуже цiкавою класичною механiчною iнтерпретацiєю Лагранжа – Даламбера.

Доказана теорема о средних значениях для аналитической в звездной области функции, приведен алгоритм нахождения функции средних значений и исследовано ее аналитическое продолжение. Приведены дифференциальное уравнение для функции средних значений и интерпретация формулы Лагранжа для аналитических функций в терминах теории дифференциальных уравнений. Проведен анализ множества точек начальных значений функции средних значений и получена оценка сверху радиуса разложения функции средних значений в ряд Тейлора.

Изучается динамический аналог бифуркации инвариантных торов в системе взаимосвязанных быстрых фазовых переменных и медленно изменяющихся параметров. Показано, что в такой системе вследствие медленной эволюции параметров возникают переходные процессы от затухающих к многочастотным колебаниям, асимптотически близким к движениям на инвариантном торе.

У роботі чисельно-аналітичними методами досліджуються обмежені розв'язки диференціальних рівнянь з 6істійкою нєлінійністю. Розглянуто найпростішу механічну модель кругового маятника з магнітною підвіскою у верхньому положенні рівноваги як бістійку динамічну систему, що моделює надчутливий сейсмограф. Розглянуто автономні диференціальні рівняння другого та четвертого порядку з розривною кусково-лінійною та кубічною нелінійностями. Детально досліджено обмежені розв'язки зі скінченним числом нулів: солітоноподібні з двома нулями та кінкоподібні з декількома нулями. Показано, що з точністю до знака i зсуву обмежені розв'язки розглядуваних рівнянь однозначно визначаються цілими числами \( n=\left[\frac{d}{l}\right] \), що характеризують відстані між сусідніми нулями d, а константа l характеризує інтенсивність нелінійності. Показано наявність обмежених хаотичних розв'язків, знайдено значення просторової ентропії для періодичних розв'язків.

Розглядається скалярне параболiчне рiвняння на колi радiуса r. Ця задача є феноменологiчною моделлю безгазового горiння на цилiндричнiй поверхнi радiуса $r$. Вивчаються питання iснування, асимптотичної форми та стiйкостi бiжучих хвиль, а також характер набуття та втрати їх стiйкостi.

Рассматривается нелинейная система на прямом произведении тора и евклидового пространства. При выполнении условий индефинитной коэрцитивности и индефинитной монотонности установлено существование у такой системы липшицевого инвариантного сечения.

Для слабонелинейной стохастической системы построена система обыкновенных дифференциальных уравнений, поведение решений которой на бесконечности подобно поведению решений исходной стохастической системы.

Розглянуто проблеми лiнiйної теорiї систем звичайних диференцiальних рiвнянь, пов’язанi з дослiдженням iнварiантних гiперплощин таких систем, поняттям еквiвалентностi для вказаних систем та теорiєю Флоке – Ляпунова для перiодичних систем лiнiйних рiвнянь. Зокрема, введено поняття еквiвалентностi систем лiнiйних диференцiальних рiвнянь рiзних порядкiв, запропоновано нову формулу вигляду Флоке для перiодичних систем, наведено застосування цiєї формули для введення амплiтудно-фазових координат в околi перiодичної траєкторiї динамiчної системи.

Встановлено умови існування зникаючих в особливій точці розв'язків різних класів систем квазілінійних диференціальних рівнянь, що виникають при дослідженні асимптотичної поведінки розв'язків істотно нелінійних неавтономних диференціальних рівнянь вищих порядків.

Вивчається задача оптимального керування з імпульсною складовою системами, що описуються абстрактними диференціальними рівняннями типу Соболєва з необмеженими операторними коефіцієнтами у гільбертових просторах. Оператор при похідній за часом може бути необоротним. Основне припущення полягає в обмеженні резольвенти характеристичного операторного жмутка у деякій правій півплощині. Наведено застосування до диференціальних рівнянь з частинними похідними типу Соболєва.

Отримано умови існування оптимального імпульсного управління для неявного диференціально-операторного рівняння з квадратичним функціоналом якості. Результати застосовано до однієї задачі фільтрації.

Получены условия, при которых решениями на полуоси системы линейных дифференциально-функциональных уравнений являются решения некоторой системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

Доказаны новые теоремы обоснования метода усреднения по всем быстрым переменным на отрезке и полуоси для многочастотных систем с отклоненным аргументом в медленных и быстрых переменных. Исследован алгоритм решения многоточечной задачи с параметрами и установлена оценка разности решений исходной и усредненной задач.

Ця стаття присвячується Почесному директору Інституту математики HAH України, академіку HAH України i Російської AH Юрію Олексійовичу Митропольському з нагоди його дев'яносторічного ювілею. Саме видатному вченому Ю. О. Митропольському належать піонерські роботи по створенню і розробці методів дослідження нелінійних коливань систем з повільно змінними амплітудою і фазою, які зараз загальновідомі як метод Крилова - Боголюбова - Митропольського і теорія Митропольського для дослідження нелінійних коливальних систем. З нагоди дев'яносторіччя Юрія Олексійовича Митропольського варто знову повернутися до головних етапів життя цієї видатної людини і згадати його славний життєвий шлях і ті великі випробування і складнощі, що ставали перед ним.

Приведены результаты исследования локального поведения гладких функций в окрестностях их регулярных и критических точек, доказаны теоремы о средних значениях рассматриваемых функций типа теоремы Лагранжа о конечных приращениях, исследована симметрия производной аналитической функции в окрестности ее кратного нуля, доказаны новые утверждения подготовительной теоремы Вейерштрасса, касающиеся критической точки гладкой функции конечной гладкости, определено неградиентное векторное поле функции в окрестности ее критической точки и рассмотрен один критический случай устойчивости положения равновесия нелинейной системы.

Методами теорії збурень досліджено глобальну поведінку траєкторій на тороїдальному атракторі та в його околі для системи диференціальних рівнянь, що виникає при дослідженні синхронізації коливань математичної моделі оптичного лазера.

Розглянуто можливі способи редукції зліченноточкової нелінійної крайової задачі з нелінійною крайовою умовою на відрізку до скіиченновимірної багатоточкової задачі, побудованої на основі вихідної методом укорочення. Наведені результати проілюстровано прикладами.

В околі асимптотично стійкого інтегрального многовиду багаточастотної системи з імпульсною дією у фіксовані моменти часу здійснено декомпозицію рівнянь для кутових та позиційних змінних.

На основі структури елементів Казиміра, асоційованих із загальними алгебрами Хопфа, побудовано іптегровиі потоки Ліувілля - Арнольда, що пов'язані з природно індукованими структурами Пуассона па довільній коалгебрі, та їх деформації. Розглянуто деякі цікаві спеціальні випадки, в тому числі коалгебраїчні структури, що пов'язані з осциляційпою алгеброю Хейзепберга — Вейля, та спряжені з ними інтегровні гамільтонові системи.

На основі узагальненої тотожності Лагранжа для пар формально спряжених багатовимірних диференціальних операторів на асоційованої з нею спеціальної дифереіщіально-геометричпої структури запропоновано загальну схему побудови відповідних операторів перетворення, що описуються нетривіальними топологічними характеристиками. Побудовано в явному вигляді відповідні інтегро-диференціальні символи операторів перетворень, які використано для конструювання іптегровпих за Лаксом нелінійних двовимірних еволюційних рівнянь та їх перетворень типу Дарбу - Беклунда.

Для деякої послідовності поліномі», що виникла при побудові чисельно-аиалітичиого методу знаходження періодичних розв'язків нелінійних диференціальних рівнянь, знайдено явний вираз суми Пуассона — Абеля і точне рівняння для визначення радіуса збіжності цієї суми.

Наведено умови, при яких глобальними розв'язками лінійних систем диференціальних рівнянь з аргументом, що відхилюється, є розв'язки систем звичайних диференціальних рівнянь.

Визначено деякий клас багаточастотиих резонансних систем з імпульсною дією, для якого існує інтегральний миоговид. Побудовано функцію, яка визиачає розривний інтегральний многовид, і досліджено її властивості

Доведено нові теореми про обгрунтування методу усереднення на відрізку і півосі в багаточастотних коливних системах, які підлягають імпульсній дії у фіксовані моменти часу.

Наведено аналіз геомеїричпої структури методу Ляпунова - Шмідта для вивчення критичних многовидів слабкозбурених лагранжевих і гамільтонових систем.

Запропоновано асимптотичний метод інтегрування одного виду систем лінійних диференціальних рівнянь з малим параметром при частині похідних.

Отримано умови появи з точки ε = 0 обмежених на всій осі R розв'язків слабкозбурених систем лінійних звичайних диференціальних рівнянь у випадку, коли відповідна незбурена однорідна лінійна диференціальна система є експоненціально-дихотомічною на півосях R ₊ та R ₋.

За допомогою методу усереднення доведено розв'язність крайових задач з параметрами для нелінійних коливних систем, що зазнають імпульсного впливу у фіксовані моменти часу. Встановлено також оцінки відхилень розв'язків вихідної та усередненої задач.

Запропоновано та обгрунтовано алгоритм побудови асимптотичних розв'язків сингулярно збурених диффенціальних рівнянь з імпульсною дією.

З допомогою функції Гріна - Самойленка одержано умови існування інваріантних множин стохастичних систем Іто. що є розширеннями динамічних систем на торі.

Досліджуються класи лінійних розширень динамічних систем на торі, для яких існують функції Ляпунова при довільному потоці на торі. Окремо виділяються такі лінійні розширення, для яких існують функції Ляпунова тільки зі змінними коефіцієнтами. Досліджується питання збереження регулярності при збуренні фазових змінних.

Встановлено умови існування періодичних розв'язків систем диференціальних рівнянь з випадковою правою частиною та випадковою імпульсною дією у фіксовані моменти часу. Розглянуто випадки малого імпульсного збурення та слабконелінійиі системи.

Доведено дві теореми існування єдиної функції Гріна лінійного розширення дииамічної системи на торі, наведено також два приклади побудови такої функції в явному вигляді.

Наведено нові результати дослідження експоненціальної дихотомії на всій осі лінійних диференціальних рівнянь в $\mathbb{R}^n$.

Базуючись на дифереиціально-геометричній теорії Картана інтегральних підмноговидів (інваріантних торів) повністю інтегровиих за Ліувіллем - Арнольдом гамільтоцових систем на кодотичному фазовому просторі, розглянуто алгебраїчно-аналітичний метод дослідження відповідного відображення вкладення інваріантного тора в фазовий простір. Це дає можливість описати аналітично структуру квазіперіодичних розв'язків досліджуваної гамільтонової системи. Розглянуто також задачу існування адіабатичних інваріантів, що асоційовані з повільно збуреною гамільтоповою системою.

Базуючись на дифереінціально-геометричній теорії Картана інтегральних підмноговидів (інваріантних торій) повністю інтегровних за Ліувіллем-Арнольдом гамільтонових систем на кодотичпому фазовому просторі, розглянуто алгебраїчпо-апалітичний метод дослідження відповідного відображення вкладення інваріантного гора в фазовий простір. Це дає можливість описати аналітично структуру квазіперіодичних розв'язків досліджуваної гамільтонової системи.

Проаналізовано застосування чисельно-аналітичного методу, запропонованого A. M. Самойленком у 1965 р., до абстрактних диференціальних рівнянь, рівнянь неявного вигляду та задач керування.

Отримано умови існування та гладкості інваріантних торів злічениих систем диференціальних рівнянь із запізненням.

Проаналізовано застосування чисельио-аналітичиого методу, запропонованого А. М. Самойленком у 1965 р., до багатоточкових крайових задач.

Вивчаються періодичні розв'язки та поведінка фазових траекторій диференціального рівняння нелінійного осцилятора з імпульсною дією у нефіксовані моменти часу.

Проаналізовано застосування чисельно-аналітичного методу, запропонованого А. М. Самойленком у 1965 р., до різницевих рівнянь.

Отримано умови асимптотичної стійкості квазіпергодичних траєкторій дискретних динамічних систем у випадку нескінченновимірного банахового простору.

Одержано умови існування та єдиності аналітичного розв'язку одного нелінійного диференціально-функціонального рівняння з нелінійними відхиленнями аргументу.

Дано просторово-двовимірне узагальнення ієрархії рівнянь Кадомцева-Петвіашвілі з нелокаль-ними в'язями — так звана 2-dimensional $k$-constrained $KP$-hierarchy (скорочено: $ 2d k-cKP$-ієрархія). Наведено приклади $(2+l)$-вимірних нелінійних моделей, що є представниками $2dk−cKP $-ієрархії; серед яких вказано, зокрема, як узагальнення раніше відомих, так і нові нелінійні системи. Запропоновано метод побудови точних розв'язків для рівнянь з $2dk−cKP$-ієрархії.

Проаналізовано застосування чисельно-апалітичного методу, запропонованого А. М. Самойленком у 1965 р., до автономних систем диференціальних рівнянь та рівнянь з імпульсною дією.

Наведено асимптотичний метод інтегрування $m$-частотних коливних систем $2n$-го порядку, проведено аналіз усереднених рівнянь у нерезопаисному та резонансному випадках, доведено теорему збереження при збуренні гладких $p$-вимірних інваріантних торів при довільному $0 ≤ p ≤ n$, вказані види розщеплюваних $m$-частотних коливних систем.

Проаналізовано застосування чисельно-аналітичного методу, запропонованого А. М. Самойленком, до диференціальних рівнянь з „максимумами", функціонально-диференціальних, диференціально-операторних та інтегро-диференціальних рівнянь.

Досліджуються питання гладкості функції Гріна і обмежених інваріантних многовидів лінійних розширень динамічних систем.

Проаналізовано застосування чисельно-аналітичного методу, запропонованого А. М. Самойленком у 1965 р., до диференціальних рівнянь другого порядку.

Вивчено питання існування та єдиності інваріантних тороїдальних многовидів зчисленних систем лінійних дискретних рівнянь, що визначені на нескінченновимірному торі.

Одержано умови існування, єдиності та гладкості тороїдальних многовидів диференціальних рівнянь з необмеженими операторпими коефіцієнтами.

Викладена історія розвитку чисельно-аналітичіного методу, запропонованого у 1965 p. А. М. Самойленком, та проаналізовано його зв'язок з іншими дослідженнями.

Досліджується поведінка дискретної динамічної системи в околі квазіперіодичної траєкторії у випадку иескінчениовиміриого банахового простору. Знайдено умови зведення системи в такому околі до системи з квазіперіодичиимн коефіцієнтами.

Наведено огляд основних результатів, одержаних В. М. Кошляковим в галузі аналітичної механіки, динаміки твердого тіла та прикладної теорії гіроскопів.

Доведена розв'язність крайових задач з параметрами для нелінійних коливних систем за допомогою методу усереднення. Встановлено також оцінки відхилення розв'язків вихідних і усереднених задач.

Розглянуто задачу про знаходження умов розв'язності та алгоритмів побудови рози'язкі» слаб-конеліпійних крайових задач для операторних рівнянь (з петеровою лінійною частиною) з імпульсною дією в фіксовані моменти часу. Схему дослідження побудовано па переході за допомогою методів типу Ляпунова-Шмідта під імпульсної крайопої задачі до еквівалентної операгорпої системи, для розв'язання якої можуть бути застосовані ітераційні процедури, які грун туються па принципі нерухомої точки.

Наведено огляд фундаментальних наукових досліджень академіка Ю. О. Митропольського в області нелінійних диференціальних рівнянь, математичної фізики і теорії нелінійних коливань.

Досліджено S¹-інваріантні гамільтонові системи на компактних 4-вимірних симплектичних многовидах з вільною симплектичною дією кола. Показано, що в досить загальній ситуації такі системи генерують на своїх ізоеиергетичних поверхнях ергодичні потоки двох типів — квазіперіодичні та нільпотентиі. Розв'язано задачу випрямлення цих потоків.

An essay about history of the Institute of Mathematics of the Ukrainian National Academy of Sciences describes the main stages of formation and development of the Institute from 1934 till 1994. The main emphasis is placed on analysis of the role of the leading scientists in the development of the Institute and on achievements of scientists of the Institute in the main directions of scientific research.

A dynamical system is studied in a neighborhood of an invariant toroidal manifold in the case of a general correlation between the dimension of a phase space and the dimension of a toroidal manifold.

Sufficient conditions of reducibility of the nonlinear system of difference equations $x(t + 1) = x(t) + \omega + P(x(t), t) + \lambda$, to the system $y(t + 1) = y(t) + \omega$ are found; here, $x, \omega, \lambda \in \textbf{m}$, and the infinite-dimensional vector function $P(x(t),t)$ is $2\pi t$ - periodic in $x_i\; (i = 1,2,...)$ and almost periodic in $t$ with the frequency basis $\alpha$.

For a system of nonlinear functional-differential equations with a linearly transformed argument, we establish the conditions of existence and uniqueness for a solution bounded on the entire real axis and study the properties of this solution.

Sufficient conditions are established for the reducibility of a nonlinear system of difference equations $$x(x + 1) = x(1) + \omega + P(x(t), t) + \lambda,$$ where $P(x, t)$ is a function $2\pi$-periodic in $x_i(i = 1,..., n)$ and almost periodic in $t$ with a frequency basis $\alpha$, to the system $$y(t + 1) = y(t) + \omega.$$

On the basis of Poineare - Melnikov geometric analysis, sufficient criteria of heteroclinic splitting of separatrix manifolds are studied for slowly perturbed nonlinear dynamical systems with a small parameter. An example of disappearance of adiabatic invariance i»s considered for a certain mechanic system on the plane.

The conditions are found for existence of the change of variables that decomposes a countable system of differential equations on the whole real axis as well as on a semi-axis. Similar problems are considered for a countable system with pulse influence.

Исследуется поведение дискретной динамической системы в окрест ност и квазиперноднческой траектории. Найдены условия сведения системы в такой окрестности к системе с квазипериодическими коэффициентами. Выясняется поведение рассматриваемой системы при малых возмущениях.

В связи с изучением кусочно-непрерывных почти периодических функций вводится понятие числового счетного почти периодического множества. Исследованы различные его свойства; доказана, в частности, замкнутость пространства почти периодических множеств относительно операции свободного объединения.

Приведен обзор результатов по исследованию динамических систем в $\mathcal{T}_m \times E^n$, полученных автором в последние годы.

Изучается структура непрерывных на прямой числовых функций $F(t)$ таких, что при любом фиксироіанном у разность $F(t + y) - F(t)$ — почти периодическая функция Бора.

На отрезке $0 \leq t \leq 1$ изучается уравнение $A(d/dt, \rho) x(t) + [F(\rho) x](t) = f(t)$, где $A(d/dt, \rho) x(t) = x^{(n)} + \rho A_1 x^{(n-1)} + ... + \rho A_n x$, матрицы $A_1,...A_n$ имеют размер $m \times m$, $x$ — искомая, а $f$— заданная функций со значениями в $m$-мерном пространстве $\mathbb{C}^m$ -— линейный оператор, действующий из пространства Гельдера в пространство Лебега -вектор-функций со значениями в $\mathbb{C}^m$ и зависящий от комплексного параметра $\rho$. Выделено множество тех $\rho$, в которых установлено взаимно однозначное соответствие между решениями данного уравнения и решениями уравнения $A(d/dt, \rho) x(t) = 0 $.

Для систем дифференциальных уравнений с импульсным воздействием в нефиксированные моменты времени вводится понятие обобщенного решения. На его основе предложена классификация импульсных систем и указаны условия, достаточные для принадлежности импульсной системы к тому или иному классу.

Исследована динамическая система гв окрестности инвариантного тороидального многообразия, в случае, когда инвариантное тороидальное многообразие системы заполнено траекториями общего вида.

Формулируется теорема об асимтотической устойчивости решений систем с отклоняющимся аргументом при предположениях, что усредненная система имеет квазистатические решения.

Приводятся новые результаты, связанные с проблемой приводимости систем линейных дифференциальных уравнений с квазипериодическими коэффициентами, полученные с помощью метода ускоренной сходимости.

Получены равномерные оценки некоторых осцилляционных интегралов, зависящих от параметров. Указанные оценки применяются для обоснования метода усреднения в многочастотных колебательных системах как на конечном, так и на бесконечном временном интервале.

Для квазилинейной системы дифференциальных уравнений, заданной в произведении тора на евклидовое пространство, выясняется характер асимптотических разложений и дифференцируемость по малому параметру $\varepsilon$ в области, содержащей критическое значение $\varepsilon = 0$, инвариантного тора системы.

Для квазилинейной системы дифференциальных уравнений, заданной в произведении тора на евклидово пространство, устанавливается характер поведения инвариантного ее тора по малому параметру $\varepsilon$ при стремлении параметра к критическому значению $\varepsilon = 0. $

Работа посвящена исследованию устойчивости квазистатических положений равновесия усредненных уравнений колебательных систем, которым свойственно явление резонанса частот.

Рассматриваются условия расщепляемости системы дифференциальных уравнений вида $\dfrac{d\varphi}{dt} = \varepsilon a(\varphi, y, \varepsilon),\quad \dfrac{dy}{dt} = \mathcal{P} (\varphi, y, \varepsilon)$ у в окрестности асимптотически устойчивого инвариантного тора.

Приводятся, результаты, связанные с развитием метода усреднения применительно к системам дифференциальных уравнений с импульсным воздействием.

В работе развита методика конструирования алгоритмов построения периодических решений нелинейных дифференциальных уравнений.

Исследуется система дифференциальных уравнений

Изучается вопрос существования и приближенного отыскания периодических и почти периодических решений как линейных так и нелинейных систем дифференциальных уравнений, подверженных импульсному воздействию. Исследуется также вопрос устойчивости периодических и почти периодических решений рассматриваемых уравнений.

В работе исследуется поведение решений нелинейной системы дифферен-циальньных уравнений в стандартной форме $$\frac{dx}{dt} = \varepsilon X(t, x)$$ при $t \neq t_i(x)$ $$\Delta x|_{t = t_i(x)} = \varepsilon I_i(x)$$ в предположении, что соответствующая ей усредненная система имеет периодическое решение.

Викладено теорію застосування знакосталих функцій Ляпунова для відшукання і вияснення стійкості інваріантних множин і многовидів динамічних систем. Доводиться принцип зведення.

A theorem is proved on the continuous dependence on the parameter of solutions of the integral equation (1.1). It is used for the investigation of the dependence on the parameter of the solution of a differential equation in respect to which the right side is continuous in the integral sense, and for finding the limiting function to the solutions.