一类具有周期扰动的向日葵方程的次调和分支
2012-02-03殷红燕
殷红燕
(中南民族大学数学与统计学学院,武汉430074)
1 问题的引入
本文考虑下面一类具有扰动的向日葵方程:

其中a是分支参数,ε,μ,b是实的参数,并且0<ε≪1,r>0,b>0.ω=ω0(1-εη),η 为去谐参数.
先把方程(1)写成如下等价形式:

令t=sr,α(rs)=x(s),β(rs)=y(s),且仍记s=t,则有:

系统(3)又有如下等价形式:

系统(4)在v=0时,线性部分的特征方程是:

在文[1]中,已经讨论了系统(1)在v=0时的Hopf分支情况.文[1]中的结论是:当v=0时,系统(4)在μ=0时存在Hopf分支,且分支发生在μ<0方向,并且分支周期解是稳定的.在文[2]中,讨论了一类比较简单的扰动的向日葵方程的Hopf分支,得到了方程的调和解分支.本文将进一步考虑一类较复杂的扰动系统,即系统(4)在经历Hopf分支时,加上周期扰动所起的作用,即v≠0的情况.主要考虑周期扰动频率接近于σ0/2的情形,这里σ0是系统(4)的临界固有Hopf分支频率.
2 系统的简化

利用文[2]中的方法可以把系统简化.首先对系统(4)进行尺度变换,令,则(4) 式化为:再将变换后的系统写成滞后型泛函微分方程的形式.令C=C([-1,0],R2),L(εμ) 是C[-1,0]到R2上的有界线性算子族.于是由Riesz表示定理[3],存在一个二阶的、分量为有界变差函数的矩阵函数η(.,μ):[-1,0]→R2,使对任意φ∈C[-1,0],有.事实上,只要取

即可,其中 δ(θ) 是 Dirac δ-函数.
对 φ ∈C[-1,0],定义:

同时,由于对Ut=U(t+θ) ∈C[-1,0],有记U=(x,y)T于是系统(6)可写成:事实上,当θ=0时,(7)式就是(6)式[4].

令Λ={iσ0,-iσ0}是方程(5)的一对纯虚根,使用文[5]或文[6]的方法可以把方程(7)的解Ut分解到二维特征空间及其补空间上去,方程(7)可分解为:


3 次调和解的存在性与稳定性
下面讨论次调和共振情形下分支解的存在性与稳定性.对系统(8)的前2个方程施行积分平均法……