一类四次扰动Liénard系统的极限环分支
Bifurcation of Limit Cycles from a Liénard System of Degree 4
通讯作者:
收稿日期: 2020-05-14
基金资助: |
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Received: 2020-05-14
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作者简介 About authors
朱红英,E-mail:
韦敏志,E-mail:
蒋曹清,E-mail:
In this paper, we study the number of limit cycles by Poincaré bifurcation for some Liénard system of degree 4. We prove that the system can bifurcate at most 6 limit cycles from the periodic annulus, by the tools of regular chain theory in polynomial algebra and Chebyshev criteria, at least 3 limit cycles by asymptotic expansions of the related Abelian integral (first order Melnikov functions).
Keywords:
本文引用格式
朱红英, 韦敏志, 杨素敏, 蒋曹清.
Zhu Hongying, Wei Minzhi, Yang Sumin, Jiang Caoqing.
1 引言
德国数学家Hilbert在1900年世界数学家大会上提出了23个著名的数学问题[20], 其中, 第十六个问题的第二部分是: 平面实
其中
假设闭曲线簇
其中
对类型
图 1
当
本文考虑图 1中(d) 的情形, 研究如下类型为
其中
图 2
系统
其中
本文第二部分给出了相关的定义和引理; 第三部分证明了
2 定义和引理
定义2.1 设
(ⅰ) 如果任意的线性组合
在
(ⅱ) 如果对每个
(ⅲ) 对于任意的
成立, 这里的
其中
考虑在平面某开子集上解析的具有如下形式的Hamiltonian函数
假定它在原点
关于其线性组合的零点个数有如下结果(见文献[30]).
引理2.1 假定上述条件成立, 考虑
如果以下条件成立
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
那么任何非平凡线性组合
在研究一些系统时,
引理2.2 设
其中
引理2.3[19] 假设
那么
那么Melnikov函数
其中
引理2.5 如果展开式(2.4) 和(2.6) 满足
并存在
令
3 Abel积分$ I(h, \delta) $ 的零点个数上界
本部分我们利用引理2.2和引理2.3以及结合相关代数定理和分析技巧研究(1.8)中Abel积分
证明
系统
记
下面根据引理2.2中的方法提高
因为在每条轨线
令
其中
根据
取
其中,
由
令
其中
根据
取
其中
由
取
其中
把
其中
下面证明
这里
其中
事实上
如果我们取
引理3.1 如下结论成立
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
(ⅳ)
其中,
上面四个Wronskian行列式都是关于
的公共根
证 根据(3.12)式, 借助于符号计算系统Maple.18, 得到
其中
由Sturm定理得,
(ⅰ) 首先计算
其中
(ⅱ) 为了探讨
> with(RegularChains):
> with(ChainTools):
> with(SemiAlgebraicSetTools):
> sys : = [p_2(x, z), q(x, z)]:
> R : = PolynomialRing([x, z]):
> dec : = Triangularize(sys, R);
[regular_chain, regular_chain, regular_chain]
> L : = map(Equations, dec, R);
其中
> C : = Chain([L[1][2], L[1][1]], Empty(R), R);
regular_chain
> RL : = RealRootIsolate(C, R, 'abserr' = 1/10^5);
[box, box, box, box, box, box]
> map(BoxValues, RL, R);
上面得到的6个区间对是
(ⅲ) 把
其中
容易看到
(ⅳ) 把
其中
由此我们知道上述10个区间对中的最后三个区间对有满足不等式(3.13)根, 假设
其中
根据引理2.1, 得到如下定理.
定理3.1
4 Abel积分$ I(h, \delta) $ 的3个零点
根据引理2.3, Abel积分
为了获得系数
那么系统的Hamiltonian函数就变为(2.3) 式的形式, 而积分
令尺度变换为
其Hamiltonian函数就变为引理2.4中(2.5) 的形式, 而积分
其中
容易得到
根据引理2.5可以知道
命题4.1 存在
附录A
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