Главная > АСИМПТОТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕЛИНЕЙНОЙ МЕХАНИКИ (Н. Н.МОИСЕЕВ)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Системы уравнений (2.22), коэффициенты которых имеют вид
\[
a_{i j}=\lambda^{p} a_{i j}^{(p)}+\lambda^{p-1} a_{i j}^{(p-1)}+\ldots+a_{i j}^{(0)}+\lambda^{-1} a_{i j}^{(-1)}+\ldots,
\]

будем называть системами ранга $p$. Построение асимптотических разложений решений таких уравнений требует незначительной модификации изложенной схемы.

Частные решения системы (2.22) будем искать в виде
\[
\left.\begin{array}{l}
y_{1}=\exp \left\{\int_{0}^{t}\left[\lambda^{p} \mu+\lambda^{p-1} \mu_{1}+\ldots+\lambda \mu_{p-1}\right] d t\right\} z_{1}, \\
y_{2}=\exp \left\{\int_{0}^{t}\left[\lambda^{p} \mu+\lambda^{p-1} \mu_{1}+\ldots+\lambda \mu_{p-1}\right] d t\right\} z_{2},
\end{array}\right\}
\]

где функции $z_{i}$ разыскиваются в форме ряда
\[
z_{i}=z_{i}^{(0)}+\frac{1}{\lambda} z_{i}^{(1)}+\ldots
\]

Функция $\mu$ будет корнем характеристического уравнения, которое в этом случае имеет вид
\[
\left|\begin{array}{cc}
a_{11}^{(p)}+\mu & a_{12}^{(p)} \\
a_{21}^{(p)} & a_{22}^{(p)}+\mu
\end{array}\right|=0 .
\]

Функции $\mu_{i}(i=1,2, \ldots, p-1)$, входящие в выражение (2.33), должны быть определены в процессе решения задачи.

Для того чтобы показать особенность этой задачи по сравнению с рассмотренной, нам достаточно проанализировать случай $p=2$. Случай $p>2$ изучается аналогично.

Итак, пусть $p=2$. Составим первые три системы уравнений, приравнивая коэффициенты при второй, первой и нулевой степени параметра $\lambda$
\[
\begin{array}{l}
\left.\begin{array}{l}
\left(a_{11}^{(2)}+\mu\right) z_{1}^{(0)}+a_{12}^{(2)} z_{2}^{(0)}=0 \\
a_{21}^{(2)} z_{1}^{(0)}+\left(a_{22}^{(2)}+\mu\right) z_{2}^{(0)}=0 .
\end{array}\right\} \\
\left.\begin{array}{l}
\left(a_{11}^{(2)}+\mu\right) z_{1}^{(1)}+a_{12}^{(2)} z_{2}^{(1)}=-\left\{\left(a_{11}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{1}^{(0)}+a_{12}^{(1)} z_{2}^{(0)}\right\}, \\
a_{21}^{(2)} z_{1}^{(1)}+\left(a_{22}^{(2)}+\mu\right) z_{2}^{(1)}=-\left\{a_{21}^{(1)} z_{1}^{(0)}+\left(a_{22}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{2}^{(0)}\right\} .
\end{array}\right\} \\
\left(a_{11}^{(2)}+\mu\right) z_{1}^{(2)}+a_{12}^{(2)} z_{2}^{(2)}=-\left\{\frac{d z_{1}^{(0)}}{d t}+a_{11}^{(0)} z_{1}^{(0)}+a_{12}^{(0)} z_{12}^{(0)}+\right. \\
\left.+\left(a_{11}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{1}^{(1)}+a_{12}^{(1)} z_{2}^{(1)}\right\}, \\
a_{21}^{(2)} z_{1}^{(2)}+\left(a_{22}^{(2)}+\mu\right) z_{2}^{(2)}=-\left\{\frac{d z_{2}^{(0)}}{d t}+a_{21}^{(0)} z_{1}^{(0)}+a_{22}^{(0)} z_{2}^{(0)}+\right. \\
\left.+a_{21}^{(1)} z_{1}^{(\mathrm{I})}+\left(a_{22}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{2}^{(1)}\right\} \\
\end{array}
\]

Так же, как и в предыдущем случае, из системы (2.36) мы можем найти только отношение искомых функций $z_{1}^{(0)}$ и $z_{2}^{(0)}$. Таким образом, формула (2.29) остается справедливой.
Условие разрешимости системы (2.37) можно записать так:
\[
\left(a_{11}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{1}^{(0)}+a_{12}^{(1)} z_{2}^{(0)}=C\left[a_{21}^{(1)} z_{1}^{(0)}+\left(a_{22}^{(1)}+\mu_{1}\right) z_{2}^{(0)}\right],
\]

где множитель $C$ определяется формулой (2.30). Используя выражение (2.29), мы перепишем это условие в виде
\[
z_{1}^{(0)}\left\{a_{11}^{(1)}+\mu_{1}+k a_{12}^{(1)}-C\left[a_{21}^{(1)}+k\left(a_{22}^{(1)}+\mu_{1}\right)\right]\right\}=0 .
\]

Так как $z_{1}^{(0)}
eq 0$, то равенство (2.40) нам позволяет определить функцию $\mu_{1}(t)$ :
\[
\mu_{1}(t)=\frac{C\left(a_{21}^{(1)}+k a_{22}^{(1)}\right)-a_{11}^{(1)}-k a_{12}^{(1)}}{1-C_{k}} .
\]

Таким образом, в этом приближении функция $z_{1}^{(0)}(t)$ также не определяется, она находится из системы (2.38).

Перепишем условие разрешимости указанной системы с учетом равенства (2.39)
\[
\frac{d z_{1}^{(0)}}{d t}+a_{11}^{(0)} z_{1}^{(0)}+a_{12} z_{2}^{(0)}=C\left(\frac{d z_{2}^{(0)}}{d t}+a_{21}^{(0)} z_{1}^{(0)}+a_{22}^{(0)} z_{2}^{(0)}\right) .
\]

Равенство (2.42) – это дифференциальное уравнение первого порядка относительно неизвестной $z_{1}^{(0)}$.

Уравнения остальных приближений определяют функции $z_{i}^{(k)}(i=1,2 ; k>0)$.

Случай произвольного ранга $p>2$ мало отличается от рассмотренного. Подставляя разложения (2.33) в исходную систему уравнений, мы получим системы уравнений, которые определяют искомые функции. Легко проверить, что первые $p$ уравнений оставляют функции $z_{1}^{(0)}, z_{1}^{(1)}, \ldots, z_{1}^{(p-1)}$ неопределенными, но зато условие разрешимости этих систем нам дадут алгебраические соотношения, из которых мы можем найти функции $\mu_{1}(t)$, $\mu_{2}(t), \ldots, \mu_{p-1}(t)$. Первая из систем, позволяющая вычислить функцию $z_{1}^{(0)}$, будет та, которая получена сравнением коэффициентов при значении параметров в нулевой степени.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru