О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью
Встановлено необхiднi i достатнi умови iснування розв’язкiв iз степеневою асимптотикою двочленних диференцiальних рiвнянь з експоненцiальною нелiнiйнiстю.
Збережено в:
Дата: | 2002 |
---|---|
Автори: | , |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інститут математики НАН України
2002
|
Назва видання: | Нелінійні коливання |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175834 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью / В.М. Евтухов, В.Н. Шинкаренко // Нелінійні коливання. — 2002. — Т. 5, № 3. — С. 306-325. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-175834 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1758342021-02-03T01:29:42Z О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью Евтухов, В.М. Шинкаренко, В.Н. Встановлено необхiднi i достатнi умови iснування розв’язкiв iз степеневою асимптотикою двочленних диференцiальних рiвнянь з експоненцiальною нелiнiйнiстю. We find necessary and sufficient conditions for binomial differential equations with exponential nonlinearity to possess solutions that have power asymptotics 2002 Article О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью / В.М. Евтухов, В.Н. Шинкаренко // Нелінійні коливання. — 2002. — Т. 5, № 3. — С. 306-325. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-3076 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175834 517.925.518 ru Нелінійні коливання Інститут математики НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
description |
Встановлено необхiднi i достатнi умови iснування розв’язкiв iз степеневою асимптотикою
двочленних диференцiальних рiвнянь з експоненцiальною нелiнiйнiстю. |
format |
Article |
author |
Евтухов, В.М. Шинкаренко, В.Н. |
spellingShingle |
Евтухов, В.М. Шинкаренко, В.Н. О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью Нелінійні коливання |
author_facet |
Евтухов, В.М. Шинкаренко, В.Н. |
author_sort |
Евтухов, В.М. |
title |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
title_short |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
title_full |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
title_fullStr |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
title_full_unstemmed |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
title_sort |
о решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью |
publisher |
Інститут математики НАН України |
publishDate |
2002 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175834 |
citation_txt |
О решениях со степенной асимптотикой дифференциальных уравнений с экпоненциальной нелинейностью / В.М. Евтухов, В.Н. Шинкаренко // Нелінійні коливання. — 2002. — Т. 5, № 3. — С. 306-325. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
series |
Нелінійні коливання |
work_keys_str_mv |
AT evtuhovvm orešeniâhsostepennojasimptotikojdifferencialʹnyhuravnenijsékponencialʹnojnelinejnostʹû AT šinkarenkovn orešeniâhsostepennojasimptotikojdifferencialʹnyhuravnenijsékponencialʹnojnelinejnostʹû |
first_indexed |
2025-07-15T13:16:54Z |
last_indexed |
2025-07-15T13:16:54Z |
_version_ |
1837719003980627968 |
fulltext |
УДК 517. 925. 518
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
С ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ
В. М. Евтухов
Одес. нац. ун-т
Украина, 65026, Одесса, ул. Дворянская, 2
В. Н. Шинкаренко
Одес. эконом. ун-т
We find necessary and sufficient conditions for binomial differential equations with exponential nonlineari-
ty to possess solutions that have power asymptotics.
Встановлено необхiднi i достатнi умови iснування розв’язкiв iз степеневою асимптотикою
двочленних диференцiальних рiвнянь з експоненцiальною нелiнiйнiстю.
1. Формулировка основных результатов. Рассматривается дифференциальное уравнение(
|y(n−1)|λ−1y(n−1)
)′
= α0 p(t) e
σy, (1)
где α0 ∈ {−1, 1}, σ, λ ∈ R\{0}, p : [a, ω[−→]0,+∞[ ,−∞ < a < ω ≤ +∞, — непрерывная
функция.
При n = 2 такого вида уравнение появляется при изучении распределения электро-
статического потенциала в цилиндрическом объеме низкотемпературной плазмы. В этом
частном случае вопрос об асимптотике его решений исследовался в работах [1 – 5]. В на-
стоящей статье некоторые из результатов этих работ распространяются на общий слу-
чай n ≥ 2. При этом удается получить результаты при более слабых ограничениях на
коэффициент p.
Легко видеть, что каждое решение y уравнения (1), определенное в некоторой левой
окрестности ω, либо имеет одно из свойств P iω, i ∈ {0, 1, . . . , n− 1}:
lim
t↑ω
y(i)(t) = ci 6= 0, lim
t↑ω
y(k)(t) =
{
либо 0;
либо ±∞
при k = i+ 1, . . . , n− 11,
либо свойство Pω:
lim
t↑ω
y(n−1)(t) 6= 0, lim
t↑ω
y(k)(t) =
{
либо 0;
либо ±∞
при k = 0, 1, . . . , n− 1.
Ниже приводятся полученные для уравнения (1) результаты о существовании и асим-
птотике при t ↑ ω решений со свойствами P iω, i = 0, 1, . . . , n − 1. Они формулируются
1 При i = n− 1 второе условие лишнее.
c© В. М. Евтухов, В. Н. Шинкаренко, 2002
306 ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 307
отдельно для каждого из случаев ω = +∞ и ω < +∞. Относящиеся к случаю ω < +∞
теоремы могут быть использованы и для описания асимптотики сингулярных решений
уравнения (1) (по поводу определений сингулярных решений см. монографию И.Т. Кигу-
радзе и Т. А. Чантурия [6, с. 262], гл. III, § 11).
Теорема 1. Пусть ω = +∞. Если выполняется условие
p0n−1 = lim inf
t→+∞
ln p(t)
tn−1
> −∞, (2)
то уравнение (1) не имеет решений со свойством Pn−1+∞ , для которых
σ cn−1
(n− 1)!
> −p0n−1. (3)
Если же
p1n−1 = lim sup
t→+∞
ln p(t)
tn−1
< +∞, (4)
то для любой постоянной cn−1 6= 0, удовлетворяющей неравенству
σ cn−1
(n− 1)!
< −p1n−1, (5)
существуют решения со свойством Pn−1+∞ уравнения (1), причем для каждого из них при
t → +∞ имеют место асимптотические представления
y(k)(t) =
n−k∑
j=1
cn−jt
n−k−j
(n− k − j)!
+
+
α0|cn−1|1−λ
λ
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t2∫
+∞
p(t1) exp
σ n∑
j=1
cn−jt
n−j
1
(n− j)!
dt1 . . . dtn−k[1 + o(1)],
(6)
k = 0, 1, . . . , n− 1,
где c0, c1, . . . , cn−2 — некоторые постоянные.
Теорема 2. Пусть ω = +∞. Если для некоторого i ∈ {1, 2, . . . , n − 2} выполняется
условие
p0i = lim inf
t→+∞
ln p(t)
ti
> −∞ при λ > 0 ,
p1i = lim sup
t→+∞
ln p(t)
ti
< +∞ при λ < 0 ,
(7)
то уравнение (1) не имеет решений со свойством P i+∞, для которых
σci
i!
> −p0i при λ > 0 ,
σci
i!
< −p1i при λ < 0 . (8)
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
308 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
Если же
p1i = lim sup
t→+∞
ln p(t)
ti
< +∞ при λ > 0 ,
p0i = lim inf
t→+∞
ln p(t)
ti
> −∞ при λ < 0 ,
(9)
то для любой постоянной ci 6= 0, удовлетворяющей неравенству
σci
i!
< −p1i при λ > 0 ,
σci
i!
> −p0i при λ < 0 , (10)
существуют решения со свойством P i+∞ уравнения (1), причем для каждого из них при
t → +∞ имеют место асимптотические представления
y(k)(t) =
i−k∑
j=0
ci−j t
i−k−j
(i− k − j)!
+
+ µi
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1) exp
σ i∑
j=0
ci−jt
i−j
1
(i− j)!
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , i,
y(k)(t) = µi
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1) exp
σ i∑
j=0
ci−jt
i−j
1
(i− j)!
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)],
k = i+ 1, . . . , n− 2,
y(n−1)(t) = µi
∣∣∣∣∣∣
t∫
A
p(t1) exp
σ i∑
j=0
ci−jt
i−j
1
(i− j)!
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
[1 + o(1)], (11)
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные,
µi = α0 sign
t∫
A
p(τ) exp
σ i∑
j=0
ci−jτ
i−j
(i− j)!
dτ , A =
{
+∞ при λ > 0;
a при λ < 0.
Теорема 3. Для существования решений со свойствомP0
+∞ уравнения (1) необходимо
и достаточно, чтобы выполнялось условие
+∞∫
a
+∞∫
tn
· · ·
+∞∫
t3
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn < +∞, (12)
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 309
где
A =
+∞, если
∞∫
a
p(τ)dτ < ∞;
a , если
∞∫
a
p(τ)dτ = ∞.
Более того, для каждого такого решения при t ↑ +∞ имеют место асимптотические
представления
y(t) = c0 + µ0
t∫
+∞
tn−1∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−1[1 + o(1)],
y(k)(t) = µ0
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)], k = 1, . . . , n− 2 , (13)
y(n−1)(t) = µ0
∣∣∣∣∣∣
t∫
A
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
[1 + o(1)],
где
µ0 = α0 e
σ
λ
c0 sign
t∫
A
p(τ)dτ.
Замечание 1. Теорема 3 остается справедливой и в случае, когда в условии P0
+∞ по-
стоянная c0 = 0, т. е. для решений со свойством P+∞, которые удовлетворяют условию
lim
t→+∞
y(t) = 0.
Далее, сформулируем теоремы, относящиеся к случаю ω < +∞.
Теорема 4. Пусть ω < +∞. Тогда для существования решений со свойством Pn−1ω
уравнения (1) необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие
ω∫
a
p(τ)dτ < +∞.
Более того, для каждого такого решения при t ↑ ω имеют место асимптотические
представления
y(k)(t) =
n−1∑
m=k
cm(t− ω)m−k
(m− k)!
+
α0 e
σc0 |cn−1|1−λ
λ
t∫
ω
tn−k∫
ω
· · ·
t2∫
ω
p(t1)dt1dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , n− 1 ,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
310 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
где c0, c1, . . . , cn−2 — некоторые постоянные.
Теорема 5. Пусть ω < +∞. Тогда для существования решений со свойством P iω, i ∈
∈ {0, 1, . . . , n−2}, уравнения (1) необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие
ω∫
b
tn−i∫
An−i−1
· · ·
t3∫
A2
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−i < +∞,
где пределы интегрирования An−k, k = i+ 1, . . . , n− 1, выбраны следующим образом:
A1 =
a, если
ω∫
a
p(τ) dτ = +∞;
ω, если
ω∫
a
p(τ) dτ < +∞,
An−k =
b, если
ω∫
b
tn−k∫
An−k−1
· · ·
t3∫
A2
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k = ±∞;
ω, если
ω∫
b
tn−k∫
An−k−1
· · ·
t3∫
A2
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k = const ,
k = i+ 1, . . . , n− 2, b — произвольное число из промежутка ]a, ω[.
Более того, для каждого такого решения при t ↑ ω имеют место асимптотические
представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
cm(t− ω)m−k
(m− k)!
+
+ µi
t∫
ω
tn−k∫
ω
. . .
tn−i+1∫
ω
tn−i∫
An−i−1
tn−i−1∫
An−i−2
· · ·
t3∫
A2
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , i ,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 311
y(k)(t) = µi
t∫
An−k
tn−k∫
An−k−1
· · ·
t3∫
A2
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 2 ,
y(n−1)(t) = µi
∣∣∣∣∣∣
t∫
A1
p(t1)dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
[1 + o(1)],
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные, µi = α0 e
σ c0
λ sign
t∫
A1
p(τ)dτ .
Замечание 2. Теорема 5 при i = 0 остается справедливой и в случае, когда в условии
P0
ω постоянная c0 = 0. В этом случае она касается решений со свойством Pω, которые
удовлетворяют условию lim
t↑ω
y(t) = 0.
2. Доказательства теорем. При доказательстве теорем из первого пункта нам потре-
буется одно вспомогательное утверждение о существовании исчезающих при t ↑ ω ре-
шений системы дифференциальных уравнений вида
dzi
dt
=
ϕ′i−1(t)
ϕi−1(t)
[zi+1 − zi], i = 1, . . . , n− 1,
dzn
dt
=
ϕ′n−1(t)
ϕn−1(t)
[
f(t) +
n∑
i=1
hi(t)zi + g(t)Z(t, z1, z2, . . . , zn)
]
,
(14)
где ϕi−1 : [α, ω[−→ R \ {0} i = 1, . . . , n, — непрерывно дифференцируемые функции,
f, g : [α, ω[−→ R, hi : [α, ω[−→ R, i = 1, . . . , n, и Z : [α, ω[×Rn
b −→ R — непрерывные
функции,
Rn
b = {(z1, . . . , zn) ∈ Rn : |zi| ≤ b, i = 1, . . . , n},
причем Z(t, 0, . . . , 0) = 0 при t ∈ [α, ω[.
Лемма 1. Пусть функция Z имеет на множестве [α, ω[×Rn
b частные производные по
переменным z1, . . . , zn и такова, что
∂Z(t, z1, . . . , zn)
∂zi
−→ 0, i = 1, . . . , n, при |z1|+ . . .+ |zn| → 0
равномерно по t ∈ [α, ω[. Пусть, кроме того, выполняются условия
lim
t↑ω
ϕi−1(t) =
{
либо 0;
либо ±∞,
i = 1, . . . , n, lim
t↑ω
f(t) = 0,
lim
t↑ω
hi(t) = 0, i = 1, . . . , n− 1, lim
t↑ω
hn(t) = const 6= 0, lim
t↑ω
g(t) = const.
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
312 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
Тогда система дифференциальных уравнений (14) имеет по крайней мере одно решение
(zi)
n
i=1 : [t0, ω[−→ Rn
b , t0 ∈ [α, ω[, стремящееся к нулю при t ↑ ω.
Справедливость этого утверждения непосредственно вытекает из следствия 2.4 рабо-
ты [7].
Доказательство теоремы 1. Допустим, что уравнение (1) имеет решение y : [t0,+∞[−→
−→ R, t0 ∈ [a,+∞[, со свойством Pn−1+∞ . Тогда
y(k)(t) ∼ cn−1t
n−k−1
(n− k − 1)!
, k = 0, 1, . . . , n− 1, при t → +∞, (15)
где cn−1 — некоторая отличная от нуля постоянная, и поэтому в силу (1) получаем
y(n)(t) =
α0 |cn−1|1−λ
λ
p(t)[1 + o(1)] exp
{
σ cn−1 t
n−1
(n− 1)!
[1 + o(1)]
}
при t → +∞ ,
или
y(n)(t) =
=
α0 |cn−1|1−λ
λ
[1 + o(1)] exp
{
tn−1
[
ln p(t)
tn−1
+
σcn−1
(n− 1)!
+ o(1)
]}
при t → +∞ . (16)
Отсюда в случае выполнения условий (2) и (3) следует, что
y(n−1)(t) −→ ±∞ при t −→ +∞,
но это противоречит (15) при k = n − 1. Значит, при условии (2) уравнение (1) не име-
ет решений со свойством Pn−1+∞ , для которых постоянная cn−1 удовлетворяет неравен-
ству (3).
Если же выполняются условия (4) и (5), то из (16) для y получаем асимптотические
представления вида
y(k)(t) =
n−k∑
j=1
cn−jt
n−k−j
(n− k − j)!
+
+
α0|cn−1|1−λ
λ
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t2∫
+∞
p(t1) exp
{
σ cn−jt
n−1
1
(n− 1)!
[1 + o(1)]
}
dt1 . . . dtn−k[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , n− 1,
где c0, c1, . . . , cn−2 — некоторые постоянные.
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 313
Принимая их во внимание, в силу (1) имеем
y(n)(t) =
α0 |cn−1|1−λ
λ
p(t)[1 + o(1)] exp
n∑
j=1
cn−jt
n−j
(n− j)!
при t → +∞ .
Отсюда с учетом (4) и (5) получаем представления (6).
Таким образом, установлено, что если уравнение (1) при выполнении условия (4) име-
ет решение со свойством Pn−1+∞ , для которого постоянная cn−1 удовлетворяет неравенству
(5), то это решение допускает асимптотические представления (6).
Допустим теперь, что выполняется условие (4), и выясним вопрос о фактическом
существовании решений уравнения (1), допускающих асимптотические представления
вида (6).
Выберем произвольным образом постоянную cn−1 6= 0, удовлетворяющую неравен-
ству (5), и постоянные c0, c1, . . . , cn−2 ∈ R. После этого уравнение (1) с помощью преоб-
разования
y(k)(t) =
n−k∑
j=1
cn−jt
n−k−j
(n− k − j)!
+
α0|cn−1|1−λ
λ
ϕk(t)[1 + zk+1(t)], k = 0, 1, . . . , n− 1, (17)
где
ϕk(t) =
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t2∫
+∞
p(t1) exp
σ n∑
j=1
cn−jt
n−j
1
(n− j)!
dt1 . . . dtn−k, (18)
сведем к системе дифференциальных уравнений
z′k =
ϕ′k−1(t)
ϕk−1(t)
[zk+1 − zk], k = 1, . . . , n− 1,
z′n =
ϕ′n−1(t)
ϕn−1(t)
[f(t) + h1(t)z1 + hn(t)zn + g(t)Z(t, z1, zn)] ,
(19)
в которой
f(t) = g(t)− 1, g(t) =
∣∣∣∣1 + α0 |cn−1|1−λϕn−1(t)
λ cn−1
∣∣∣∣1−λ exp [α0 σ|cn−1|1−λϕ0(t)
λ
]
,
h1(t) =
α0 σ|cn−1|1−λ
λ
g(t)ϕ0(t), hn(t) =
α0(1− λ)|cn−1|1−λg(t)ϕn−1(t)
λ cn−1 + α0 |cn−1|1−λϕn−1(t)
− 1,
Z(t, z1, zn) =
∣∣∣∣1 + α0|cn−1|1−λϕn−1(t)zn
λ cn−1 + α0 |cn−1|1−λϕn−1(t)
∣∣∣∣1−λ exp [α0 σ|cn−1|1−λ
λ
ϕ0(t)z1
]
−
− 1− α0 σ|cn−1|1−λϕ0(t)
λ
z1 −
α0(1− λ)|cn−1|1−λϕn−1(t)
λ cn−1 + α0 |cn−1|1−λϕn−1(t)
zn.
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
314 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
В силу условий (4) и (5) функции ϕk, k = 0, 1, . . . , n − 1, из (18) отличны от нуля на про-
межутке [a,+∞[ и удовлетворяют условиям
lim
t→+∞
ϕk(t) = 0, k = 0, 1, . . . , n. (20)
Поэтому в (19)
lim
t→+∞
f(t) = 0, lim
t→+∞
g(t) = 1, lim
t→+∞
h1(t) = 0, lim
t→+∞
hn(t) = −1.
С учетом (20) подберем число t0 > a настолько большим, чтобы
α0|cn−1|1−λϕn−1(t)
λ cn−1 + α0 |cn−1|1−λϕn−1(t)
< 1 при t ≥ t0.
Тогда будем иметь
∂Z(t, z1, zn)
∂zi
−→ 0, i = 1, n, при |z1|+ |zn| −→ 0
равномерно по t ∈ [t0,+∞[.
Значит, для системы (19) на множестве [t0,+∞[×Rn
1 выполнены все условия лем-
мы 1. Согласно этой лемме система дифференциальных уравнений (19) имеет хотя бы
одно решение (zk)
n
k=1 : [t1,+∞[−→ Rn
1 , t1 ≥ t0, стремящееся к нулю при t → +∞. Это-
му решению в силу замен (17) соответствует решение y : [t1,+∞[−→ R уравнения (1),
допускающее при t → +∞ асимптотические представления (6). Теорема доказана.
Доказательство теоремы 2. Предположим, что уравнение (1) имеет решение y :
[t0,+∞[−→ R, t0 ∈ [a,+∞[, со свойством P i+∞, где i ∈ {1, . . . , n − 2}. Тогда для этого
решения
y(k)(t) ∼ ci t
i−k
(i− k)!
, k = 0, 1, . . . , i, при t → +∞,
(21)
lim
t→+∞
y(k)(t) = 0, k = i+ 1, . . . , n− 1,
где ci — некоторая отличная от нуля вещественная постоянная. Поэтому из (1) следует
∣∣∣y(n−1)(t)∣∣∣λ−1 y(n−1)(t) = α0
t∫
A0
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
dτ при t → +∞,
где
A0 =
t0, если
+∞∫
t0
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
dτ = +∞;
+∞, если
+∞∫
t0
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
dτ < +∞.
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 315
Отсюда находим
y(n−1)(t) = µ
∣∣∣∣∣∣
t∫
A0
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
dτ
∣∣∣∣∣∣
1
λ
, (22)
где
µ = sign
α t∫
A0
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
dτ
.
Поскольку при τ → +∞
p(τ) exp
(
σ ci τ
i
i!
[1 + o(1)]
)
= exp
(
τ i
[
ln p(τ)
τ i
+
σ ci
i!
+ o(1)
])
, (23)
в случае выполнения условий (7), (8) представление (22) противоречит (21) при k =
= n − 1. Следовательно, при выполнении условия (7) уравнение (1) не имеет решений
со свойством P i+∞, для которых постоянная ci удовлетворяет неравенству (8).
Если же выполняется условие (9) и постоянная ci удовлетворяет неравенству (10), то
ввиду (23)
A0 =
{
t0 при λ < 0;
+∞ при λ > 0
и для любых k ∈ {0, 1, . . . , n− 2} и ty > t0
+∞∫
ty
+∞∫
tn−k
. . .
+∞∫
t3
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A0
p(t1) exp
(
σ ci t
i
1
i!
[1 + o(1)]
)
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k < +∞.
Поэтому из (22) с учетом того, что y является решением со свойством P i+∞ уравнения (1),
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
316 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
при t → +∞ получаем асимптотические представления
y(k)(t) =
i−k∑
j=0
ci−j t
i−k−j
(i− k − j)!
+
+ µ
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A0
p(t1) exp
(
σci t
i
1
i!
[1 + o(1)]
)
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k,
k = 0, 1, . . . , i,
y(k)(t) =
= µ
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A0
p(t1) exp
(
σci t
i
1
i!
[1 + o(1)]
)
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k,
k = i+ 1, . . . , n− 2,
y(n−1)(t) = µ
∣∣∣∣∣∣
t∫
A0
p(t1) exp
(
σci t
i
1
i!
[1 + o(1)]
)
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
,
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые вещественные постоянные. Подставляя теперь найден-
ное для y(t) представление в правую часть уравнения (1) и повторяя приведенные выше
рассуждения, получаем уточнения этих асимптотических представлений в виде (11).
Тем самым показано, что если уравнение (1) при выполнении условия (9) имеет ре-
шения со свойством P i+∞, для которых постоянная ci удовлетворяет неравенству (10), то
каждое из них допускает при t → +∞ асимптотические представления (11). Значит, оста-
ется лишь выяснить вопрос о фактическом существовании решений с представлениями
(11) уравнения (1).
Допустим, что выполняется условие (9). Выбрав произвольным образом постоянную
ci 6= 0, удовлетворяющую неравенству (10), а также постоянные c0, c1, . . . , ci−1 ∈ R, урав-
нение (1) с помощью преобразования
y(k)(t) =
i−k∑
j=0
ci−j t
i−k−j
(i− k − j)!
+ µiϕk(t)[1 + zk+1(t)], k = 0, 1, . . . , i,
y(k)(t) = µiϕk(t)[1 + zk+1(t)], k = i+ 1, . . . , n− 1,
(24)
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 317
где
ϕk(t) =
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1) exp
σ i∑
j=0
ci−jt
i−j
1
(i− j)!
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k,
k = 0, 1, . . . , n− 2,
ϕn−1(t) =
∣∣∣∣∣∣
t∫
A
p(t1) exp
σ i∑
j=0
ci−jt
i−j
1
(i− j)!
dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
,
сведем к системе дифференциальных уравнений
z′k =
ϕ′k−1(t)
ϕk−1(t)
[zk+1 − zk], k = 1, . . . , n− 1,
z′n =
ϕ′n−1(t)
ϕn−1(t)
[f(t) + h1(t)z1 + hn(t)zn + g(t)Z(t, z1, zn)] ,
(25)
в которой
f(t) = g(t)− 1, g(t) = eσµiϕ0(t),
h1(t) = σµig(t)ϕ0(t), hn(t) = −1 + (1− λ)g(t),
Z(t, z1, zn) = |1 + zn|1−λeσµiϕ0(t)z1 − 1− (1− λ)zn − σµiϕ0(t)z1.
Здесь в силу условий (9), (10) и указанного выбора предела интегрирования A ϕ0(t) → 0
при t → +∞, и поэтому
lim
t→+∞
hn(t) = −λ 6= 0, lim
t→+∞
f(t) = 0, lim
t→+∞
h1(t) = 0, lim
t→+∞
g(t) = 1.
Кроме того,
∂Z(t, z1, zn)
∂zi
−→ 0 при |z1|+ |zn| −→ 0 равномерно по t ∈ [t0,+∞[,
где t0 ∈ [a,+∞[. Следовательно, для системы уравнений (25) выполнены условия лем-
мы 1. На основании этой леммы система дифференциальных уравнений (25) имеет хотя
бы одно решение (zi)
n
i=1 : [t0,+∞[−→ Rn, t0 ∈ [a,+∞[, стpемящееся к нулю пpи t →
→ +∞. В силу замен (24) ему соответствует pешение y уравнения (1), допускающее пpи
t → +∞ асимптотические представления (11).
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
318 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
Доказательство теоремы 3. Пусть y : [t0,+∞[−→ R, t0 ∈ [a,+∞[, — решение урав-
нения (1) со свойством P0
+∞. Тогда в силу (1)
∣∣∣y(n−1)(t)∣∣∣λ−1 y(n−1)(t) = α0 e
σ c0
t∫
A
p(τ)dτ [1 + o(1)] при t → +∞ ,
где c0 — некоторая вещественная постоянная,A указано в формулировке теоремы. Отсю-
да следует
sign y(n−1)(t) = α0 sign
t∫
A
p(τ)dτ
и поэтому
y(n−1)(t) = µ0
∣∣∣∣∣∣
t∫
A
p(τ) dτ
∣∣∣∣∣∣
1
λ
[1 + o(1)] при t → +∞,
где µ0 = α0 e
σc0sign
t∫
A
p(τ) dτ . Данное представление, очевидно, не противоречит опре-
делению решения со свойством P0
+∞ лишь в случае, когда выполняется условие (12). При
этом из него вытекают асимптотические представления (13).
Таким образом, остается лишь выяснить вопрос о фактическом существовании при
выполнении условия (12) решений со свойством P0
+∞ уравнения (1), для которых имеют
место асимптотические представления (13).
Выберем произвольным образом вещественную постоянную c0 и, предположив выпол-
ненным условие (12), сведем уравнение (1) с помощью замен
y(t) = c0 + µ0ϕ0(t)[1 + z1(t)],
(26)
y(k)(t) = µ0ϕk(t)[1 + zk+1(t)], k = 1, . . . , n− 1,
где
ϕk(t) =
t∫
+∞
tn−k∫
+∞
· · ·
t3∫
+∞
∣∣∣∣∣∣
t2∫
A
p(t1) dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
dt2 . . . dtn−k, k = 0, . . . , n− 2,
ϕn−1(t) =
∣∣∣∣∣∣
t∫
A
p(t1) dt1
∣∣∣∣∣∣
1
λ
,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 319
к системе дифференциальных уравнений
z′k =
ϕ′k−1(t)
ϕk−1(t)
[zk+1 − zk], k = 1, . . . , n− 1,
z′n =
ϕ′n−1(t)
ϕn−1(t)
[f(t) + h1(t)z1 + hn(t)zn + g(t)Z(t, z1, zn)] ,
в которой
f(t) = g(t)− 1, g(t) = eµ0ϕ0(t),
h1(t) = µ0g(t)ϕ0(t), hn(t) = −1 + (1− λ)g(t),
Z(t, z1, zn) = |1 + zn|1−λeµ0ϕ0(t)z1 − 1− (1− λ)zn − µ0ϕ0(t)z1.
Эта система дифференциальных уравнений является точно такой же, как и рассмотрен-
ная при доказательстве теоремы 2 система (25). Поэтому на основании леммы 1 она име-
ет хотя бы одно решение (zi)
n
i=1 : [t0,+∞[−→ Rn, t0 ∈ [a,+∞[, стpемящееся к нулю пpи
t → +∞, которому в силу замен (26) соответствует pешение y уравнения (1), допускаю-
щее пpи t → +∞ асимптотические представления (13).
Доказательства теорем 4, 5 проводятся аналогично предыдущим с тем лишь отли-
чием, что здесь ввиду условия lim
t↑ω
(t − ω) = 0 не возникает необходимости повторного
уточнения получаемых на первом этапе доказательства асимптотических представлений
для решений со свойствами P iω, i ∈ {0, 1, . . . , n− 1}.
3. Случай степенного коэффициента p(t). В качестве примера, иллюстрирующего
полученные выше результаты, рассмотрим при t ∈]0,+∞[ дифференциальное уравнение(
|y(n−1)|λ−1y(n−1)
)′
= a tγeσy, (27)
где a, λ, σ ∈ R \ {0}, γ ∈ R.
Поскольку в данном случае для любого i ∈ {1, . . . , n− 1}
lim
t→+∞
ln p(t)
ti
= lim
t→+∞
ln |a|+ γ ln t
ti
= 0,
из теорем 1 – 3 непосредственно вытекают следующие утверждения.
Следствие 1. Для любой постоянной cn−1, удовлетворяющей неравенству
σcn−1 < 0, и любых ck ∈ R, k = 1, . . . , n − 2, уравнение (27) имеет решение со свой-
ством Pn−1+∞ , допускающее при t → +∞ асимптотические представления
y(k)(t) =
n−k∑
j=1
cn−j t
n−k−j
(n− k − j)!
+ µn−1kt
γ−(n−k)(n−2) exp
σ n∑
j=1
cn−j t
n−j
(n− j)!
[1 + o(1)],
(28)
k = 0, 1, . . . , n− 1,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
320 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
где
µn−1k =
a (−1)n−k|cn−1|1+k−n−λ
λ
∣∣∣∣(n− 2)!
σ
∣∣∣∣n−k .
Более того, решений со свойством Pn−1+∞ , отличных от допускающих представления
(28), уравнение (27) не имеет.
Следствие 2. Для каждого i ∈ {1, . . . , n − 2} и любых постоянных ck ∈ R, k =
= 1, . . . , i, где σλci < 0, уравнение (27) имеет решение со свойством P i+∞, допускающее
при t → +∞ асимптотические представления
y(k)(t) =
i−k∑
j=0
ci−j t
i−k−j
(i− k − j)!
+ µikt
γ−(i−1)[1+λ(n−k−1)]
λ exp
σ
λ
i∑
j=0
ci−j t
i−j
(i− j)!
[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , i,
y(k)(t) = µikt
γ−(i−1)[1+λ(n−k−1)]
λ exp
σ
λ
i∑
j=0
ci−j t
i−j
(i− j)!
[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 1,
где
µik = (−1)n−k[sign(aλ)]|a|
1
λ |λ|n−k−1
∣∣∣∣(i− 1)!
ciσ
∣∣∣∣ 1λ+n−k−1 .
Более того, решений со свойством P i+∞, отличных от решений такого вида, уравнение
(27) не имеет.
Следствие 3. Для существования решений уравнения(27), удовлетворяющих усло-
вию lim
t→+∞
y(t) = c0 = const, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось неравен-
ство
λ[γ + 1 + λ(n− 1)] < 0.
Более того, каждое такое решение допускает при t → +∞ асимптотические пред-
ставления
y(t) = c0 + µ00t
γ+1+λ(n−1)
λ [1 + o(1)],
y(k)(t) = µ0kt
γ+1+λ(n−k−1)
λ [1 + o(1)], k = 1, . . . , n− 1,
где
µ0k =
(−1)n−ke
σc0
λ |λ|n−k−1 sign(aλ)
n−k−1∏
j=1
|γ + 1 + λj|
∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ .
Далее заметим, что уравнение (27) наряду с решениями, заданными на полуоси [t0,+
+ ∞[⊂]0,∞[, может также допускать сингулярные решения второго рода. Определе-
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 321
ние такого класса решений дано в монографии И. Т. Кигурадзе и Т. А. Чантурия [6, с. 262]
(гл. 3, § 11). В случае уравнения (27) решение y, заданное на некотором конечном про-
межутке [t0, ω[⊂]0,+∞[ (]ω, t0] ⊂ [0,+∞[), называется сингулярным решением второго
рода при t ↑ ω (соответственно при t ↓ ω), если
lim sup
t↑ω
|y(n−1)(t)| = +∞ (lim sup
t↓ω
|y(n−1)(t)| = +∞).
Теорема 5 позволяет для любого ω ∈]0,+∞[ решить вопрос о существовании сингу-
лярных решений второго рода при t ↑ ω уравнения (27), которые имеют свойство P iω, где
i ∈ {0, 1, . . . , n− 2}.
Следствие 4. Для существования сингулярных решений второго рода при t ↑ ω,
ω ∈]0,+∞[, уравнения (27), имеющих свойство P iω, i ∈ {0, 1, . . . , n − 2}, необходимо и
достаточно, чтобы выполнялось неравенство
λ(n− i− 1) < −1. (29)
Если при этом либо i = n − 2, либо 0 ≤ i < n − 2 и − 1
λ
/∈ {1, . . . , n − i − 2}, то каждое
такое решение допускает при t ↑ ω асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
cm(t− ω)m−k
(m− k)!
+ µik(ω − t)
1
λ
+n−k−1[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) = µik(ω − t)
1
λ
+n−k−1[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 1 ,
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные,
µik = (−1)n−k(sign a) [|a|ωγeσc0 ]
1
λ
n−k−1∏
j=1
[
1
λ
+ j
]−1
.
Если же 0 ≤ i < n− 2 и
1
λ
= −s при некотором s ∈ {1, . . . , n− i− 2}, то каждое такое
решение допускает при t ↑ ω асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
cm(t− ω)m−k
(m− k)!
+
µis (t− ω)n−s−k−1 ln(ω − t)
(n− k − s− 1)!
[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) =
µis (t− ω)n−k−s−1 ln(ω − t)
(n− k − s− 1)!
[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− s− 1 ,
y(k)(t) = −µis(s− n+ k)! (ω − t)n−s−1−k [1 + o(1)], k = n− s, . . . , n− 1,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
322 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные,
µis =
(sign a)|a|
1
λ [ωγeσc0 ]
1
λ
(s− 1)!
.
Теперь заметим, что вопрос о существовании сингулярных решений второго рода при
t ↓ ω уравнения (27) может быть сведен с использованием преобразования
y(t) = z(τ), t− ω = ω − τ, (30)
к вопросу о существовании сингулярных решений второго рода при τ ↑ ω дифференциаль-
ного уравнения (
|z(n−1)|λ−1z(n−1)
)′
= (−1)na [2ω − τ ]γ eσz. (31)
При этом решения уравнения (27), которые соответствуют решениям со свойством P iω,
i ∈ {0, 1, . . . , n− 1}, уравнения (31), будем называть решениями со свойством P iω+.
В случае ω > 0 коэффициент уравнение (31) при τ ↑ ω стремится к отличной от нуля
постоянной (−1)naωγ , т. е. имеет место случай, описанный следствием 4. Поэтому если
в формулировке этого следствия заменить a на (−1)na, t на τ и y(k)(t) на z(k)(τ), а затем
учесть преобразование (30), то получим следующее утверждение.
Следствие 5. Для существования сингулярных решений второго рода при t ↓ ω,
ω ∈]0,+∞[, уравнения (27), имеющих свойство P iω+, i ∈ {0, 1, . . . , n − 2}, необходимо
и достаточно, чтобы выполнялось неравенство (29). Если при этом либо i = n − 2,
либо 0 ≤ i < n − 2 и − 1
λ
/∈ {1, . . . , n − i − 2}, то каждое такое решение допускает при
t ↓ ω асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
(−1)mcm(t− ω)m−k
(m− k)!
+ µik(t− ω)
1
λ
+n−k−1[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) = µik(t− ω)
1
λ
+n−k−1[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 1 ,
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные,
µik = (sign a) [|a|ωγeσc0 ]
1
λ
n−k−1∏
j=1
[
1
λ
+ j
]−1
.
Если же 0 ≤ i < n− 2 и
1
λ
= −s при некотором s ∈ {1, . . . , n− i− 2}, то каждое такое
решение допускает при t ↓ ω асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
(−1)mcm(t− ω)m−k
(m− k)!
+
µis (t− ω)n−s−k−1 ln(t− ω)
(n− k − s− 1)!
[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) =
µis (t− ω)n−k−s−1 ln(t− ω)
(n− k − s− 1)!
[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− s− 1 ,
y(k)(t) = −µis(s− n+ k)! (ω − t)n−s−1−k [1 + o(1)], k = n− s, . . . , n− 1,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
О РЕШЕНИЯХ СО СТЕПЕННОЙ АСИМПТОТИКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ . . . 323
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные,
µis =
(−1)s−1(sign a)|a|
1
λ [ωγeσc0 ]
1
λ
(s− 1)!
.
С использованием преобразования (30) и теорем 4, 5 легко решается вопрос о суще-
ствовании решений со свойствами P i+0, i = 0, 1, . . . , n− 1 уравнения (27).
Следствие 6. Для существования решений со свойством Pn−1+0 уравнения (27) необхо-
димо и достаточно, чтобы γ > −1. При этом каждое такое решение допускает при
t ↓ 0 асимптотические представления
y(k)(t) =
n−1∑
m=k
(−1)mcmtm−k
(m− k)!
+
a eσc0 |cn−1|1−λ tγ+n−k
λ
n−k∏
j=1
(j + γ)
[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , n− 1 ,
где c0, c1, . . . , cn−2 — некоторые постоянные.
Следствие 7. Для существования решений со свойством P i+0, i ∈ {0, 1, . . . , n − 2},
уравнения (27) необходимо и достаточно, чтобы выполнялось неравенство
γ + 1
λ
> i+ 1− n.
При этом если −γ + 1
λ
/∈ {0, 1, . . . , n − i − 2}, то каждое такое решение допускает при
t ↓ 0 асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
(−1)mcmtm−k
(m− k)!
+
sign
(
a
γ + 1
) ∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ eσc0λ t
γ+1
λ
+n−k−1
n−k−1∏
j=1
(
γ + 1
λ
+ j
) [1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) =
sign
(
a
γ + 1
) ∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ eσc0λ t
γ+1
λ
+n−k−1
n−k−1∏
j=1
(
γ + 1
λ
+ j
) [1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 1 ,
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные. Если же γ = −1, то для любого такого
решения при t ↓ 0 имеют место асимптотические представления
y(k)(t) =
i∑
m=k
(−1)mcmtm−k
(m− k)!
− (sign a)|a|
1
λ e
σc0
λ tn−k−1| ln t|
1
λ
(n− k − 1)!
[1 + o(1)], k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) = −(sign a)|a|
1
λ e
σc0
λ tn−k−1| ln t|
1
λ
(n− k − 1)!
[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− 1 ,
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
324 В. М. ЕВТУХОВ, В. Н. ШИНКАРЕНКО
а если
γ + 1
λ
= −s, где s ∈ {1, . . . , n − i − 2}, то асимптотические представления
вида
y(k)(t) =
i∑
m=k
(−1)mcmtm−k
(m− k)!
+
(−1)s(sign a)
∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ eσc0λ tn−s−k−1 ln t
(s− 1)!(n− s− k − 1)!
[1 + o(1)],
k = 0, 1, . . . , i ,
y(k)(t) =
(−1)s(sign a)
∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ eσc0λ tn−s−k−1 ln t
(s− 1)!(n− s− k − 1)!
[1 + o(1)], k = i+ 1, . . . , n− s− 1 ,
y(k)(t) =
(−1)n−k(sign a)
∣∣∣∣ a
γ + 1
∣∣∣∣ 1λ eσc0λ tn−s−k−1
n−k−1∏
j=1
(s− j)
[1 + o(1)], k = n− s, . . . , n− 1 ,
где c0, c1, . . . , ci−1 — некоторые постоянные. Более того, все такие решения являются
сингулярными решениями второго рода при t ↓ 0 тогда и только тогда, когда выпол-
няется одно из следующих двух условий:
γ = −1, λ > 0;
γ + 1
λ
< 0.
1. Евтухов В.М., Дрик Н.Г. Асимптотические представления решений одного класса нелинейных диф-
ференциальных уравнений второго порядка // Сообщ. АН ГССР. — 1989. — 133, N◦ 1. — С. 29 – 32.
2. Дpик H.Г. Асимптотика pешений одного нелинейного диффеpенциального ypавнения втоpого поpяд-
ка в особом слyчае // Дифференц. ypавнения. — 1989. — 25, N◦ 1. — С. 1071 – 1072.
3. Евтухов В.М., Дрик Н.Г. Асимптотические представления решений одного нелинейного дифферен-
циального уравнения второго порядка // Repts Enlarged Session Sem. I.N. Vekua Inst. Appl. Math. —
1992. — 7, N◦ 3. — P. 39 – 42.
4. Дpик H.Г. Асимптотическое поведение pешений одного класса нелинейных диффеpенциальных ypав-
нений втоpого поpядка: Дис ... . канд. физ.-мат. наyк. — Одесса, 1992.
5. Evtukhov V.M., Drik N.G. Asymptotic behavior of solutions of a second order nonlinear differential equation
// Georg. Math. J. — 1996. — 3, N◦ 2. — P. 101 – 120.
6. Кигypадзе И.Т., Чантypия Т.А. Асимптотические свойства pешений неавтономных обыкновенных
диффеpенциальных ypавнений. — М.: Hаyка, 1990. — 430 с.
7. Евтухов В.М. Асимптотическое представление решений неавтономных обыкновенных дифференци-
альных уравнений: Дис. ... д-ра физ.-мат. наук. — Киев, 1998.
Получено 14.05.2002
ISSN 1562-3076. Нелiнiйнi коливання, 2002, т . 5, N◦ 3
|