Mục lục
1 Kiến thức cơ sở
2
1.1 Phương trình vi phân hàm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Tính chất ổn định của phương trình vi phân hàm . . . . . . . . 4
1.3 Tính chất ổn định theo xấp xỉ của hệ phương trình vi phân thường 5
1.4 Một số bổ đề . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.1 Bổ đề Gronwall - Bellman . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.2 Bổ đề Bihari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.3 Định lí xấp xỉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 Phương pháp trung bình hóa trong
phương trình vi phân hàm
2.1 Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Các điều kiện đủ về tính ổn định . .
2.3 Nhận xét . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Thí dụ . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Điều kiện đủ về tính không ổn định .
2.6 Kết luận . . . . . . . . . . . . . . . .
lí thuyết ổn định của
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3 Tính chất ổn định của hệ phương trình vi phân hàm xấp xỉ
tuyến tính
3.1 Ma trận A có tất cả các giá trị riêng có phần thực âm . . . . .
3.2 Ma trận A có ít nhất một giá trị riêng với phần thực dương . .
3.3 Ma trận A là xyclic, tức A có tất cả các giá trị riêng với phần
thực không dương và các giá trị riêng có với phần thực bằng
không ứng với ước sơ cấp đơn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Thí dụ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
8
8
11
18
19
24
30
32
32
35
37
49
Chương 1
Kiến thức cơ sở
1.1
Phương trình vi phân hàm
Giả sử h > 0 là một số thực cho trước, C = C([−h, 0], Rn ) là không gian
Banach các hàm liên tục trên đoạn [−h, 0], với chuẩn được xác định:
kϕk = sup {|ϕ(s)| : −h ≤ s ≤ 0} ∀ϕ ∈ C
ở đó |.| là chuẩn trong Rn .
Nếu
σ ∈ R, A > 0, x ∈ C([σ − h, σ + A), Rn ),
thì với bất kỳ t ∈ [σ, σ + A), kí hiệu xt ∈ C xác định bởi xt (s) = x(t + s), s ∈
[−h, 0].
Giả sử D là tập con của R × C và hàm f : D −→ Rn là hàm cho trước, ta gọi
mọi phương trình dạng:
ẋ(t) = f (t, xt )
(1.1)
trong đó ẋ(t) được hiểu là đạo hàm trên bên phải của hàm x tại t
1
ẋ(t) = lim sup {x(t + ∆) − x(t)},
∆→0+ ∆
là phương trình vi phân hàm.
Hàm số x được gọi là nghiệm của hệ (1.1) trên [σ − h, σ + A) với σ ∈ R, A > 0
nếu: x ∈ C([σ − h, σ + A), Rn ), (t, xt ) ∈ D và x(t) thỏa mãn hệ (1.1) với
t ∈ [σ, σ + A).
Với σ ∈ R+ , ϕ ∈ C, ta nói rằng x(σ, ϕ, f ) là nghiệm của hệ (1.1) với điều kiện
đầu là ϕ tại σ, hay điều kiện đầu (σ, ϕ) nếu có số A > 0 sao cho x(σ, ϕ, f ) là
nghiệm của hệ (1.1) trên [σ − h, σ + A) và xσ (σ, ϕ, f ) = ϕ. Về sau nếu không
nói gì khác ta sẽ hiểu vế phải luôn là f và ta sẽ kí hiệu nghiệm với điều kiện
đầu (σ, ϕ) là x(σ, ϕ).
Bổ đề 1.1.1. Nếu σ ∈ R, ϕ ∈ C cho trước và f (t, ϕ) liên tục thì bài toán (1.1)
với điều kiện đầu (σ, ϕ) tương đương với bài toán
xσ = ϕ
x(t) = ϕ(0) +
Z
t
f (s, xs )ds,
σ
2
t≥σ
3
Ta có các kết quả về sự tồn tại, duy nhất, phụ thuộc liên tục vào điều kiện
đầu và sự thác triển liên tục của nghiệm. Trước hết, để thuận lợi trong quá
trình sau, ta đưa ra một số kí hiệu cần thiết.
Với (σ, ϕ) ∈ R × C, kí hiệu ϕ
e ∈ C([σ − h, ∞), Rn ) xác định như sau
(
ϕ(t)
t ∈ [−h, 0]
ϕ(t
e + σ) =
ϕ(0)
t>0
Nếu x là nghiệm của hệ (1.1) với điều kiện đầu (σ, ϕ) và x(t + σ) = ϕ(t
e + σ) +
y(t), t ≥ −h, thì từ Bổ đề 1.1 ta có y thỏa mãn
Z t
y(t) =
f (s + σ, ϕ
es+σ + ys )ds, t ≥ 0.
(1.2)
0
Ngược lại, nếu y thỏa mãn phương trình (1.2) thí cũng suy ra được nghiệm x
của hệ (1.1) bằng phép đổi tọa độ trên. Do đó, việc tìm nghiệm của hệ (1.1)
cũng tương đương với tìm nghiệm của phương trình (1.2).
Nếu V ⊂ R × C thì C(V, Rn ) là lớp các hàm f : V −→ Rn liên tục và
◦
C(V, Rn ) ⊂ C(V, Rn ) là tập con các hàm liên tục và bi chặn từ V vào Rn .
◦
Không gian C(V, Rn ) trở thành không gian Banach với chuẩn
kf kV = sup |f (t, ϕ)|.
(t,ϕ)∈V
Với α, β là số thực thì
Iα = [0, α]; Bβ = {ϕ ∈ C : ||ϕ|| < β},
A(α, β) = {y ∈ C([−h, α), Rn ) : y0 = 0, yt ∈ Bβ , t ∈ Iα }.
◦
Bổ đề 1.1.2. Nếu Ω ⊆ R×C là tập mở, W ⊆ Ω là tập compact, f ∈ C(Ω, Rn )
◦
◦
là hàm cho trước, thì có lân cận V ⊂ Ω của W sao cho f ∈ C(V, Rn ), có lân
◦
◦
◦
cận U ⊆ f ∈ C(V, Rn ) của f ∈ C(Ω, Rn ) và hằng số dương M, α, β sao cho
||f (σ, ϕ)|| < M,
◦
(σ, ϕ) ∈ V, f ∈ U.
◦
◦
◦
) ∈ V với mọi t ∈ Iα và
Ta cũng có với bất kì (σ, ϕ) ∈ W, thì (σ + t, yt + ϕ
eσ+t
y ∈ A(α, β).
◦
Bổ đề 1.1.3. Giả sử Ω ⊆ R × C là tập mở, W ⊆ Ω là tập compact, f ∈
C(Ω, Rn ) là hàm cho trước, và lân cận U, V, hằng số dương M, α, β ở trong Bổ
đề 1.1.2. Nếu
T : W × U × A(α, β) −→ C([−h, α], Rn ),
T (σ, ϕ, f, y)(t) = 0, t ∈ [−h, 0],
Z t
T (σ, ϕ, f, y)(t) =
f (σ + s, ϕ
eσ+s + ys )ds,
0
t ∈ Iα
4
thì T liên tục và tồn tại tập compact K trong C([−h, 0], Rn ) sao cho
T : W × U × A(α, β) −→ K.
Hơn nữa nếu Mα ≤ β thì
T : W × U × A(α, β) −→ A(α, β).
Bổ đề 1.1.4 (Định lý Schauder về điểm cố định). Nếu U là tập lồi đóng bị
chặn của không gian Banach X, và ánh xạ T : U −→ U liên tục hoàn toàn
(tức T là liên tục và biến một tập bị chặn thành một tập tiền compact) thì T
có điểm cố định trên U.
◦
Định lý 1.1.1 (Sự tồn tại nghiệm). Nếu Ω là tập mở trong R × C, f ∈
◦
C(Ω, Rn ), (σ, ϕ) ∈ Ω thì phương trình vi phân (1.1) với f được thay bởi f
luôn có nghiệm với mọi điều kiện đầu (σ, ϕ). Hơn nữa nếu W ⊂ Ω là tập
◦
◦
compact thì có một lân cận V của W trong Ω sao cho f ∈ C(V, Rn ), và có
◦
◦
lân cận U ⊂ C(V, Rn ) của f sao cho có α > 0 để mỗi f ∈ U, phương trình
vi phân RF DE(f ) (retarded functional differential equation) có nghiệm trên
[σ − h, σ + α) với mỗi điều kiện đầu (σ, ϕ).
Định lý 1.1.2 (Tính phụ thuộc liên tục vào điều kiện đầu và vế phải). Giả sử
◦
◦
◦
◦
Ω là tập mở trong R × C, f ∈ C(Ω, Rn ), (σ, ϕ) ∈ Ω, và x là nghiệm duy nhất
◦
◦
◦
◦
của phương trình RF DE(f ) với điều kiện đầu (σ, ϕ) xác định trên [σ − h, b].
◦
Cho tập W ⊆ Ω là tập compact xác định bởi
◦
◦
◦
W = {(t, xt ) : t ∈ [σ, b]}
◦
◦
◦
và V là lân cận mở của W mà trong đó f bị chặn. Nếu (σ k , ϕk , f k ), k =
◦
◦
◦
1, 2, 3, . . . thỏa mãn σ k → σ, ϕk → ϕ, f k → f , khi k → ∞ thí có k0 sao cho đối
với RF DE(f k ) với k ≤ k0 sao cho mỗi nghiệm xk = xk (σ k , ϕk , f k ) với điều
◦
kiện đầu (σ k , ϕk ) tồn tại trên [σ − h, b]; được hiểu là với > 0 bất kỳ, tồn tại
◦
◦
k1 () sao cho xk (t), k ≥ k1 (), xác định trên [σ − h + , b] và xk → x đều trên
◦
[σ − h + , b].
Định lý 1.1.3 (Định lí tồn tại và duy nhất). Giả sử Ω là tập mở trong
R × C, f : Ω −→ Rn liên tục và f (t, ϕ) Lipschitz theo ϕ với mỗi tập compact
trong Ω. Với mọi (σ, ϕ) ∈ Ω, tồn tại duy nhất nghiệm của hệ (1.1) với điều
kiện ban đầu (σ, ϕ).
Định lý 1.1.4 (Thác triển liên tục nghiệm). Giả sử Ω là một tập mở trong
R × C, f : Ω −→ Rn là liên tục hoàn toàn, tức f liên tục và biến một tập đóng,
bị chặn của Ω thành một tập bị chặn trong Rn , và x là một nghiệm không thác
triển được của phương trình (1.1) trên [σ − h, b). Khi đó, với mọi tập đóng, bị
chặn U trong R × C, U ⊂ Ω, thì tồn tại một số tU sao cho (t, xt ) ∈
/ U với mọi
tU ≤ t < b.
5
1.2
Tính chất ổn định của phương trình vi
phân hàm
Giả sử f : R × C −→ Rn là hàm liên tục, xét hệ
ẋ(t) = f (t, xt )
(1.3)
Hàm f giả sử liên tục hoàn toàn và thỏa mãn mọi điều kiện để hệ tồn tại duy
nhất nghiệm với mỗi điều kiện ban đầu, hơn nữa nghiệm liên tục trong khoảng
xác định của nó. Cũng giả sử rằng f (t, 0) = 0 với mọi t ∈ R, điều này đảm
bảo cho hệ có duy nhất nghiệm tầm thường với điều kiện đầu ϕ = 0. Ta đưa
ra các định nghĩa về ổn định của nghiệm không đối với hệ (1.3).
Kí hiệu
B(0, ) = {ϕ ∈ C : ||ϕ|| < }
là hình cầu tâm O bán kính trong C.
Định nghĩa 1.2.1. Nghiệm x = 0 của hệ (1.3) được gọi là
ổn định nếu với bất kỳ σ ∈ R, > 0, tồn tại δ = δ(σ, ) > 0 sao cho nếu
ϕ ∈ B(O, δ) thì xt (σ, ϕ) ∈ B(O, ) với mọi t ≥ σ.
ổn định đều nếu δ ở trên không phụ thuộc vào σ.
ổn định tiệm cận nếu nó ổn định và tồn tại η = η(σ) > 0 sao cho nếu
ϕ ∈ B(O, η) thì x(t, σ, ϕ) → 0 khi t → ∞.
ổn định tiệm cận đều nếu nó là ổn định đều và tồn tại η > 0 sao cho với mọi
> 0, tồn tại T = T () > 0 sao cho nếu ϕ ∈ B(O, η) thì x(t, σ, ϕ) ∈ B(O, )
khi t ≥ σ + T với mọi σ ∈ R.
ổn định tiệm cận mũ nếu tồn tại số α > 0 sao cho với mọi > 0 tồn tại
η = η() > 0 thỏa mãn với mọi σ ∈ R, ϕ ∈ B(O, η) thì
||xt (σ, ϕ)|| ≤ .e−α(t−σ) .||ϕ|| ∀t ≥ σ.
Tiếp theo đây ta sẽ đưa ra một số điều kiện đủ cho sự ổn định của nghiệm
x = 0 đối với hệ (1.3) nhờ việc mở rộng phương pháp hàm Liapunov trong
phương trình vi phân thường.
Nếu V : R × C −→ R là hàm liên tục và x(t, ϕ) là nghiệm của hệ (1.3) đối
với điều kiện đầu (t, ϕ) thì ta xác định
V̇ (t, ϕ) = lim sup
∆→0+
1
{V (t + ∆, xt+∆ (t, ϕ)) − V (t, ϕ)}.
∆
Hàm V̇ (t, ϕ) là đạo hàm trên bên phải của V (t, ϕ) dọc theo nghiệm của hệ
(1.3). Trong (Yoshizawa) đã chứng minh rằng nếu hệ (1.3) thỏa mãn điều kiện
tồn tại duy nhất nghiệm thì V̇ (t, ϕ) xác định duy nhất theo (t, ϕ).
6
Định lý 1.2.1 (Ổn định đều và ổn định tiệm cận đều). Giả sử tồn tại các
hàm a, b ∈ K(K − hàm lớp Hahn) và c là hàm liên tục, không âm. Nếu tồn
tại hàm liên tục V : R × C −→ R sao cho
1. a(|ϕ(0)|) ≤ V (t, ϕ) ≤ b(||ϕ||)
2. V̇ (t, ϕ) ≤ −c(|ϕ(0)|)
thì nghiệm x = 0 của hệ (1.3) ổn định đều. Nếu hàm c là xác định dương thì
nghiệm x = 0 ổn định tiệm cận đều.
Định lý 1.2.2 (Không ổn định). Giả sử V : C −→ R là hàm liên tục bị chặn.
Nếu tồn tại số γ > 0 và một tập mở U trong C sao cho
1. V (ϕ)) > 0 trên U, V (ϕ) = 0 trên biên U,
2. 0 thuộc bao đóng của U ∩ B(O, γ),
3. V (ϕ) ≤ b(|ϕ(0)|) với b ∈ K,
4. V̇− (ϕ) ≥ c(|ϕ(0)|) với c ∈ K,
V̇− (ϕ) = lim inf
+
∆→0
1
{V (xt+∆ (t, ϕ)) − V (ϕ)}
∆
Khi đó nghiệm x = 0 của hệ (1.3) là không ổn định. Hơn nữa, mọi nghiệm
xt (σ, ϕ) với điều kiện đầu (σ, ϕ) với ϕ ∈ U ∩b(O, γ) sẽ tiến ra biên của B(O, γ)
sau thời gian hữu hạn.
1.3
Tính chất ổn định theo xấp xỉ của hệ phương
trình vi phân thường
Xét hệ phương trình vi phân thực:
ẋ = Ax + ϕ(t, x)
(1.4)
trong đó A là ma trận hằng số và ϕ(t, x) ∈ C(R+ ×BH ) hơn nữa ϕ(t, x) = 0(|x|)
đều theo t, tức là:
|ϕ(t, x)|
→ 0 đều theo t khi x → 0
|x|
Khi đó, ta có các Định lí về tính ổn định của hệ (1.4).
Định lý 1.3.1 (Liapunov). Nếu mọi giá trị riêng λj (A), (j = 1, 2, . . . , n) của
ma trận A có phần thực âm:
Reλj (A) < 0, (j = 1, 2, . . . , n)
thì nghiệm tầm thường x = 0 của hệ tựa tuyến tính (1.4) ổn định tiệm cận
theo Liapunov.
Định lý 1.3.2 (Định lí không ổn định). Nếu ít nhất một giá trị riêng λj (A), (j =
1, 2, . . . , n) của ma trận A có phần thực dương, thì nghiệm tầm thường x = 0
của hệ (1.4) không ổn định theo Liapunov khi t → +∞.
7
1.4
Một số bổ đề
Trong phần này ta trình bày một số Bổ đề sẽ được sử dụng trong Chương
2 và Chương 3.
1.4.1
Bổ đề Gronwall - Bellman
Bổ đề 1.4.1. Cho m, n ∈ C(R+ , R+ ) và giả sử rằng
Z t
v(s)m(s)ds, t ≥ t0 ≥ 0
m(t) ≤ c +
t0
trong đó c ≥ 0 là hằng số.
Khi đó:
m(t) ≤ c exp
Z
t
t0
v(s)ds , t ≥ t0 .
Bổ đề 1.4.2 (Bổ đề Gronwall - Bellman mở rộng). Cho m, n, h ∈ C(R+ , R+ )
và giả sử rằng
Z t
v(s)m(s)ds, t ≥ t0 ≥ 0
m(t) ≤ h(t) +
t0
trong đó h(t) là hàm dương và không giảm.
Khi đó:
Z t
v(s)ds , t ≥ t0 .
m(t) ≤ h(t) exp
t0
1.4.2
Bổ đề Bihari
Bổ đề 1.4.3 (Bihari). Giả sử u(t) ≥ 0 và f (t) ≥ 0 với t ≥ t0 , hơn nữa
u(t), f (t) ∈ C([t0 , ∞)) và có bất đẳng thức:
Z t
f (s)Φ(u(s))ds, t ≥ t0
u(t) ≤ c +
t0
trong đó c là hằng số downg và Φ(u) là hàm dương, liên tục, không giảm khi
0 < u < u, (u ≥ ∞) và giả sử:
Z
du1
Ξ(u) = u
, (0 < u < u)
c Φ(u1 )
Khi đó, nếu:
Z
t
t0
f (s)ds < Ξ(u − 0), (t0 ≥ t < ∞)
thì với t0 ≤ t < ∞ ta sẽ có bất đẳng thức:
Z t
−1
f (s)ds
u(t) ≤ Ξ
t0
−1
trong đó Ξ (u) là hàm ngược của hàm Ξ(u). Đặc biệt, nếu u = ∞ và Ξ(∞) =
∞ thì kết luận của Bổ đề không có sự hạn chế nào.
8
Hệ quả 1.4.1 (Trường hợp Φ(u) = ud (d > 1) ). Giả sử các giả thiết của Bổ
đề 1.4.3 vẫn đúng với hàm Φ(u) = ud , (d > 1). Khi đó, nếu
Z t
1
f (s)ds <
,
(d − 1)cd−1
t0
thì với t0 ≤ t < ∞ ta sẽ có bất đẳng thức:
c
u(t) ≤ h
1
i d−1
Rt
1 − (d − 1)cd−1 t0 f (s)ds
1.4.3
Định lí xấp xỉ
Bổ đề 1.4.4. Cho ma trận A và số > 0
không suy biến T sao cho:
λ1 b12
0 λ2
T −1 AT = ..
..
.
.
0 0
với
A.
P
i,j
cho trước. Khi đó tồn tại ma trận
· · · b1n
b2n
..
..
. .
···
λn
|bj | < . Trong đó λj (j = 1, 2, . . . , n) là các giá trị riêng của ma trận
Chương 2
Phương pháp trung bình hóa
trong lí thuyết ổn định của
phương trình vi phân hàm
2.1
Mở đầu
Xét hệ phương trình vi phâm hàm
ẋ = F (t, xt ) = f (t, x) + g(t, xt )
(2.1)
ở đó
f : DH −→ Rn
liên tục, thỏa mãn điều kiện Lipschitz theo x
n
F, g : GH −→ R
liên tục, thỏa mãn điều kiện Lipschitz theo xt và
F (t, 0) ≡ 0
với DH = R+ × BH ; GH = R+ × ΩH
trong đó BH = {x ∈ Rn : |x| < H} và ΩH = {ϕ ∈ C ([−r, 0] ; Rn ) : kϕk < H}
Giả sử:
|g(t, ϕ (.))| ≤ m0 kϕ(.)|d0 (m0 > 0, d0 > 1)
(2.2)
Khi đó hệ (2.1) trong lân cận đủ bé của điểm O trong ΩH sẽ "gần" với phương
trình vi phân thường
ẋ = f (t, x)
(2.3)
theo nghĩa:
F (t, xt ) = f (t, ϕ(0)) + 0(kϕk) khi kϕk → 0 trong C([−h, 0]; Rn )
• Kí hiệu: Với t0 ∈ R+ ; ϕ ∈ ΩH , y0 ∈ BH
1. x(t0 , ϕ) : R+ −→ Rn
t 7−→ x(t; t0 , ϕ) là nghiệm của phương trình vi phân hàm
dạng trễ (2.1) với điều kiện ban đầu xt0 (t0 , ϕ) = ϕ
2. y(t0 , y0 ) : R+ −→ Rn
t 7−→ y(t; t0, y0 ) là nghiệm của phương trình vi phân thường
(2.3) với điều kiện ban đầu y0 , tức y(t0 ; t0 , y0 ) = y0
9
10
Ta sẽ phát biểu và chứng minh một vài khẳng định bổ trợ:
Bổ đề 2.1.1. Giả sử hàm F thỏa mãn trong miền GH điều kiện Lipschitz với
hằng số L và giả sử đã cho điểm ϕ ∈ ΩH . Khi đó: đối với x(t; t0 , ϕ) ∈ BH
đánh giá sau đây là đúng
kxt k ≤ kϕk exp[L(t − t0 )]
(2.4)
Chứng minh. Do x(t + s) = xt0 (t + s − t0 ) nên với s ∈ [−h, 0], ta có
(
R t+s
ϕ(0) + t0 F (u, xu )du với t0 − t ≤ s ≤ 0
x(t + s) =
ϕ(t − t0 + s)
với −h ≤ s ≤ t − t0
Từ đó ta nhận được đánh giá
(
R t+s
R t+s
kϕk + t0 |F (u, xu )| du ≤ kϕk + L t0 |xu | du với t0 − t ≤ s ≤ 0
|x(t + s)| =
kϕk
với −h ≤ s ≤ t − t0
Do đó, khi t ≥ t0 :
kxt k = Max {|x(t + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
Z t+s
≤ kϕk + L
kxu k du
t0
Áp dụng Bổ đề Gronwall - Bellman ta được:
kxt k ≤ kϕk exp[L(t − t0 )] .
Bổ đề 2.1.2. Giả sử đã cho t0 và hàm ϕ ∈ ΩH và giả sử x(t0 , ϕ) và y(t0, ϕ(0))
là các nghiệm của hệ (2.1) và (2.3) tương ứng mà giá trị trùng nhau tại t = t0 .
Khi đó:
m0
d0
|x(t; t0 , ϕ) − y(t; t0 , ϕ(0))| ≤ kϕk
(eLd0 (t−t0 ) − 1)eL(t−t0 )
(2.5)
Ld0
với mọi t ≥ t0 , mà tại đó các quỹ đạo x(t; t0 , ϕ) và y(t; t0 , ϕ(0)) vẫn còn nằm
trong BH (ở đây L là hằng số Lipschitz của hàm f và F ).
Chứng minh. Nhờ biểu diễn đáng chú ý đối với y(t) = y(t; t0 , ϕ(0))
Z t
y(t) = ϕ(0) +
f (s, y(s))ds
t0
x(t) = ϕ(0) +
Z
t
t0
F (s, xs )ds với mọi t ≥ t0
11
và nhờ vào tính toán (2.2) ta nhận được đánh giá
Z t
Z t
|x(t) − y(t)| = ϕ(0) +
F (s, xs )ds − ϕ(0) +
f (s, y(s))ds
t0
t0
Z t
= [F (s, xs ) − f (s, y(s))] ds
t
Z t0
Z t
≤
|f (s, x(s)) − f (s, y(s))| ds +
|g(s, xs )| ds
t0
t0
Z t
Z t
≤ L
|x(s) − y(s)|ds +
m0 ||xs ||d0 ds
t
t
Z 0t
Z 0t
≤ L
|x(s) − y(s)|ds +
m0 ||ϕ||d0 eLd0 (s−t0 ) ds
t
t0
Z 0t
m0 Ld0 (s−t0 )
[e
− 1.]
≤ L
|x(s) − y(s)|ds + ||ϕ||d0
Ld0
t0
Từ đó do tính đơn điệu của hàm exp[Ld0 (t−t0 )] và nhờ bất đẳng thức Gronwall
- Bellman mở rộng ta có:
m0
d0
|x(t; t0 , ϕ) − y(t; t0 , ϕ(0))| ≤ kϕk
(eLd0 (t−t0 ) − 1)eL(t−t0 ) .
Ld0
Bổ đề 2.1.3. Giả sử x : [t0 − h, ∞) −→ Rn là hàm liên tục và tồn tại số
R > 1 sao cho: |x(t)| ≤ ||xt ||/R với mọi t ≥ t0 . Khi đó: limt→∞ |x(t)| = 0
hơn nữa:
|x(t)| ≤ ||xt0 ||/RN +1
khi t ≥ t0 + Nh; N=0,1,2....
Chứng minh. Ta sẽ chứng minh: |x(t)| ≤ ||xt0 ||/RN +1 với t ≥ t0 + Nh bằng
quy nạp theo N. Thật vậy:
◦N = 0, tức t ≥ t0 , theo giả thiết ta có
|x(t)| ≤ ||xt ||/R
Cố định t ≥ t0 ,
|x(t)| ≤ ||xt ||/R =
1
Max {|x(t + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
R
1
|x(t + s1 )| với s1 < 0
R
1
||x(t + s1 )||
≤
R2
1
|x(t + s1 + s2 )| với s2 < 0
≤
R2
1
··· ≤
|x(t + s1 + · · · + sn )| với sn < 0
Rn
≤
12
do si ∈ [−h, 0] với mọi i ≥ 1 nên có thể coi: limn→∞ sn = s0
vì
|x(t)| =
6 ||xt || =⇒ s0 < 0
do vậy tồn tại N0 > 0 saocho ∀M > N0 :
M
X
si <
i=1
Ms0
2
chọn M đủ lớn sao cho t + s1 + · · · + sM < t0 khi đó
|x(t + s1 + · · · + sM )| ≤ ||xt0 ||
Vậy
|x(t)| ≤
||xt0 ||
R
◦ Giả sử kết luận đúng với N ≥ 0
◦ Với N + 1, tức t ≥ t0 + (N + 1)h, ta có:
1
||xt ||
= Max {|x(t + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
R
R
1
≤
Max |x(τ )| : với t0 + Nh ≤ τ ≤ t
R
1
1 1
||x
||
=
||xt0 ||
≤
t
0
R RN
RN +1
|x(t)| ≤
Theo giả thiết quy nạp ta có điều phải chứng minh.
2.2
Các điều kiện đủ về tính ổn định
Giả sử hệ phương trình vi phân thường (2.3) là tới hạn: có nghĩa nghiệm
x(t) ≡ 0 của hệ này là ổn định Liapunov nhưng không ổn định tiệm cận.
Giả sử v : DH −→ R là hàm Liapunov tương ứng. Khi đó
v̇|(2.1) = v̇|(2.3) + Φ(t, xt ) ≤ Φ(t, xt )
(2.6)
trong đó:
Φ(t, xt ) = v̇x g(t, xt )
Ta đưa vào việc xét hệ phương trình tuyến tính xấp xỉ bậc nhất (tuyến tính
hóa) của hệ (2.3) trong lân cận của gốc tọa độ trong Rn
0
ξ˙ = fx (t, 0)ξ
Giả sử ρ(t, x) = f (t, x) − f˙x (t, 0).x thỏa mãn trong miền DH :
|ρ(t, x)| ≤ m1 |x|d1
(m1 > 0, d1 > 1)
(2.7)
13
Kí hiệu K - lớp Haln
K = a : R+ −→ R+ liên tục, đơn điệu tăng, a(0) = 0
Định lý về tính ổn định tiệm cận của nghiệm tầm thường của hệ phương
trình vi phân thường phi tuyến được tổng quát hóa cho hệ phương trình vi
phân hàm dạng trễ (2.1)
Định lý 2.2.1. Giả sử rằng:
1. Tồn tại các hàm a, b ∈ K và hằng số R0 ≥ 1 sao cho:
a(|x|) ≤ v(t, x) ≤ b(|x|) ∀(t, x) ∈ DH
Hơn nữa các hàm ngược a−1 , b−1 ∈ K có quan hệ a−1 (γ) ≤ R0 b−1 (γ) khi
0<γ 0, d > 1 sao cho:
|Φ(t, ϕ(.))| ≤ M||ϕ(.)||d
∀(t, ϕ) ∈ GH
|Φ(t, ϕ(.))−Φ(t, ψ(.))| ≤ Mr d−1 ||ϕ(.)−ξ(.)|| ∀t ∈ R+ ; ϕ(.), ψ(.) ∈ Ωr ; (0 < r < H)
3. Tồn tại T > 0, δ > 0 sao cho ∀ t0 ≥ h > 0 và x0 ∈ BH
Z t0 +∆t
Φ(t, ξt )dt ≤ −2δ|x0 |d |∆t
I(∆t, t0 , x0 ) =
t0
với ∆t ≥ T , trong đó ξ = ξ(t0 , x0 ) là nghiệm của hệ tuyến tính hóa (2.7)
với điều kiện ban đầu ξ(t0 ) = x0
Khi đó nghiệm không của hệ (2.1) ổn định tiệm cận đều.
Chứng minh. Ta sẽ chứng minh định lý qua 2 bước sau:
Bước 1. Chứng minh:Nghiệm không của hệ (2.1) là ổn định Liapunov đều.
Cố định > 0 (bé tùy ý), σ ∈ R+ . Ta sẽ chứng minh tồn tại η > 0 sao cho
∀ ϕ ∈ Ωη :
x(t; σ, ϕ) ∈ B ∀ t ≥ σ.
Đặt γ = a(/2), η = b−1 (γ).
Khi đó ∀|x| < η, theo 1) ta có: v(t, x) ≤ b(|x|) ≤ b(η) = γ
nên:
v(t, x) ≤ γ ∀|x| < η.
Giả sử ban đầu hàm ϕ ∈ Ωη
Do điều kiện 1) của định lý nên ta có miền:
{v ≤ γ} := {x ∈ BH : v(t, x) ≤ γ} ⊂ B/2
∀t≥σ
14
Giả sử tại thời điểm đầu tiên t0 nào đó quỹ đạo x(t) = x(t; σ, ϕ) giao với mặt
{v = γ} và đi ra khỏi miền {v ≤ γ}.
Khi đó tích phân bất đẳng thức (2.6) từ t0 → t, ta được
Z t
Φ(τ, xτ )dτ
v(t, x(t)) ≤ v(t0 , x(t0 )) +
t0
hay
v(t, x(t)) ≤ γ +
Z
t
Φ(τ, xτ )dτ .
(2.8)
t0
Xét hàm z : R+ −→ Rn cho bởi
(
x(t)
với t0 − h ≤ t ≤ t0
z(t) =
ξ(t; t0 , x(t0 )) với t ≥ t0
với ξ(t) là nghiệm của hệ phương trình (2.7) với ξ(t0 ) = x(t0 ) và ta biểu diễn
tích phân ở vế phải của (2.8) dạng
Z t
Z t
Z t
Φ(τ, xτ )dτ =
Φ(τ, zτ )dτ +
[Φ(τ, xτ ) − Φ(τ, zτ )] dτ
(2.9)
t0
t0
t0
Do điều kiện 2) của Định lý, ta có:
|Φ(τ, xτ ) − Φ(τ, zτ )| ≤ Mr d−1 ||xτ − zτ ||
(2.10)
với r = Max {||xτ ||, ||zτ || : t0 ≤ τ ≤ t}
Tiếp theo ta giả sử rằng: t0 ≤ t ≤ t0 + T1 ; T1 ≥ T (với T là hằng số từ điều
kiện 3) của Định lý, còn T1 là đại lượng sẽ chọn sau)
Do Bổ đề 2.1 với t0 ≤ τ ≤ t0 + T1
|x(τ )| ≤ ||xt0 ||.eLT1
(2.11)
Khi τ ≥ t0 : z(τ ) = ξ(τ ; t0 , x(t0 )), nên cũng theo Bổ đề 2.1 ta được
|ξ(τ )| ≤ |x(t0 )|.eLT1
(2.12)
với t0 ≤ τ ≤ t0 + T1
Nhờ các đánh giá (2.11) và (2.12), ta kết luận rằng trong (2.10) có thể đặt
r = ||xt0 ||.eLT1
Sử dụng Bổ đề Gronwall - Bellman không khó khăn gì ta nhận được đánh
giá chuẩn của hiệu các nghiệm của các hệ phương trình (2.3), (2.7) tương ứng
(trường hợp riêng của Bổ đề 2.2)
m1
d1
eLd1 (t−t0 ) − 1 eL(t−t0 ) (2.13)
|y(t; t0 , x(t0 ))−ξ(t; t0 , x(t0 ))| ≤ |x(t0 )|
Ld1
15
bất đẳng thức cuối cùng đúng với mọi t mà y(t), ξ(t) còn nằm trong BH .
Ta đánh giá hiệu: ||xτ − zτ || với τ ∈ [t0 , t0 + T1 ]. Tính toán hàm z, ta nhận
được
||xτ − zτ || =
≤
≤
≤
Max{|x(τ + s) − z(τ + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
Max {|x(θ) − z(θ)| : t0 ≤ θ ≤ τ }
Max{|x(θ) − y(θ)| : t0 ≤ θ ≤ τ } + Max{|y(θ) − ξ(θ)| : t0 ≤ θ ≤ τ }
Max{|x(θ) − y(θ)| : t0 ≤ θ ≤ t0 + T1 }
+Max{|y(θ) − ξ(θ)| : t0 ≤ θ ≤ t0 + T1 }
Từ đó do Bổ đề 2.2 và bất đẳng thức (2.13) ta nhận được
LT1
m0
m1
d0
Ld0 T1
d1
||xτ − zτ || ≤ ||xt0 ||
e
−1 e
+ |x(t0 )|
eLd1 T1 − 1 eLT1
Ld0
Ld1
(2.14)
≤ M1 ||xt0 ||d
với d = Min{d0 , d1} > 1, M1 chỉ phụ thuộc vào T1
Cuối cùng từ (2.10), (2.14) ta nhận được đánh giá:
|Φ(τ, xτ ) − Φ(τ, zτ )| ≤ M||xt0 ||d−1 eLT1 (d−1) .M1 ||xt0 ||d
≤ C0 ||xt0 ||d+d−1
(2.15)
với C0 chỉ phụ thuộc vào T1 .
Bây giờ ta đánh giá tích phân đầu tiên trong (2.9).
Vì z(t) = ξ(t) với t ≥ t0 nên Φ(τ, zτ ) = Φ(τ, ξτ ) với τ ≥ t0 + h. Do đó tích
phân này có thể viết lại ở dạng tổng hai tích phân:
Z t
Z t0 +h
Z t
Φ(τ, zτ )dτ =
Φ(τ, zτ )dτ +
Φ(τ, ξτ )dτ
(2.16)
t0
t0
t0 +h
Khi t − t0 ≥ T và do điều kiện 3) của Định lý 2.1, ta có
Z
t
Φ(τ, ξτ )dτ =
t0 +h
Z
t
t0
Φ(τ, ξτ )dτ −
Z
t0 +h
Φ(τ, ξτ )dτ
t0
≤ −2δ|x(t0 )|d (t − t0 ) + MheLhd |x(t0 )|d
(2.17)
ở đây ta đã sử dụng các điều kiện 2), 3) và sự kiện là trong (2.12):
Max{||ξτ || : t0 ≤ τ ≤ t0 + h} = Max{||ξ(θ)|| : t0 − h ≤ θ ≤ t0 + h}
≤ |x(t0 )|eLh
Vì nghiệm ξ(t0 , x(t0 )) được xác định với mọi t ≥ 0, do vậy
Z t0 +h
≤ h.Max{|Φ(τ, zτ )| : t0 ≤ τ ≤ t0 + h}
Φ(τ,
z
)dτ
τ
t0
≤ hM||xt0 ||d .eLhd
(2.18)
16
Vì
||zτ || =
≤
≤
≤
≤
Max{|z(τ + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
Max{|z(θ)| : t0 − h ≤ θ ≤ t0 + h}
Max{Max{|x(θ)| : t0 − h ≤ θ ≤ t0 }; Max{|ξ(θ)| : t0 ≤ θ ≤ t0 + h}}
Max{||xt0 ||; |x(t0 )|eLh }
||xt0 ||.eLh .
Như vậy, thế các đánh giá (2.17), (2.18) vào (2.16) ta được
Z t
2MheLhd ||xt0 ||d
d
Φ(τ, zτ )dτ ≤ −2δ|x(t0 )| +
(t − t0 )
t − t0
t0
(2.19)
Bây giờ ta nhận xét rằng đoạn của quỹ đạo nghiệm x(σ, ϕ) của hệ (2.1)
khi t0 − h ≤ t ≤ t0 nằm hoàn toàn trong miền v ≤ γ và do điều kiện 1) của
Định lý 2.1, ta có: Tỉ số giữa giá trị cực đại của |x| với giá trị cực tiểu của |x|
nằm trên mặt v = γ không vượt quá R0 . Thậy vậy: đặt
r1 = Max{|x(t)| : v(t, x(t)) = γ}
r2 = Min{|x(t)| : v(t, x(t)) = γ}
Do
a(|x|) ≤ v(t, x) ≤ b(|x|) ∀ x ∈ BH
⇒ a(r1 ) ≤ γ ≤ b(r2 )
⇒ r1 = a−1 (a(r1 )) ≤ R0 .b−1 (a(r1 )) ≤ R0 .b−1 (b(r2 )) = R0 r2
r1
⇒ r1 ≤ R0 r2 hay
≤ R0
r2
do đó, với R = Max{R0 , 2} thì
||xt0 || ≤ R0 |x(t0 )| < R|x(t0 )|
(2.20)
2MRd heLhd
≤ δ/2
T1
(2.21)
Chọn T1 > T sao cho:
Từ (2.19), (2.20) ta nhận được:
Z
t0 +T1
t0
Φ(τ, zτ )dτ ≤ −
3δ
.|x(t0 )|d T1
2
(2.22)
Suy ra nhờ tính toán (2.15), (2.20), (2.22) từ (2.9) ta có:
Z t0 +T1
3δ
d
d+d−1
T1
Φ(τ, xτ )dτ ≤
− .|x(t0 )| + C0 ||xt0 ||
2
t0
3δ
d−1
d+d−1
≤
− + C0 R
|x(t0 )|d T1 (2.23)
|x(t0 )|
2
17
Theo cách xác định γ : |x(t0 )| < /2, vì vậy: giả sử > 0 đủ bé sao cho có bất
đẳng thức:
(2.24)
C0 .Rd+d−1 (/2)d−1 ≤ δ/2
Từ (2.8), (2.9), (2.23) và nhờ tính toán (2.24) ta nhận được bất đẳng thức cơ
bản:
v(t0 + T1 , x(t0 + T1 )) ≤ v(t0 , x(t0 )) − δT1 |x(t0 )|d
< γ
(2.25)
Điều này có nghĩa là quỹ đạo x(t) quay trở lại miền v < γ. Khi đó, khi đi ra
khỏi giới hạn của miền v ≤ γ, quỹ đạo x(t) không thể rời bỏ − lân cận B
của gốc trong Rn . Thật vậy:
◦ Thứ nhất: Quỹ đạo y(t) không rời bỏ miền v < γ vi hàm v không tăng
dọc theo đường cong tích phân (t, y(t)) của hệ (2.3), vì thế y(t) ∈ B/2 ∀t ≥ t0 .
◦ Thứ hai: Nhờ bất đẳng thức (2.5) và điều kiện ||xt0 || ≤ /2 xảy ra tính
đều đối với t0 và x(t0 ) ∈ {v = γ} đối với đánh giá:
|x(t; t0 , xt0 ) − y(t; t0 , x(t0 ))| ≤ Const(T1 ).(/2)d0
ở đây Const(T1 ) chỉ phụ thuộc vào T1 .
Vì d0 > 1 nên với > 0 đủ bé sao cho:
Const(T1 ).(/2)d0 < /2
Vậy với t0 ≤ t ≤ t0 + T1 :
|x(t)| ≤ |x(t) − y(t)| + |y(t)| < /2 + /2 =
Từ các đánh giá (2.11), (2.21), (2.23) và (2.24) hiển nhiên rằng số T1 > T có
thể chọn "với trữ lược", miễn là:
v(t0 + T1 + s, x(t0 + T1 + s)) ≤ v(t0 , x(t0 )) − δ(T1 + s)|x(t0 )|d
< γ ∀s ∈ [−h, 0]
(2.26)
Như vậy, điểm x(t) quay trở lại miền {v < γ} của không gian pha, sẽ lưu lại
0
trong khoảng thời gian không nhỏ hơn h. Vì thế nếu tại thời điểm t0 > t0 + T1
nào đó điểm x(t) đi ra khỏi miền v ≤ γ thì đối với đánh giá của chúng ta bất
đẳng thức cần thiết:
0
|x(t0 )| ≥ ||xt0 ||/R
0
sẽ được thực hiện.
Do tính đều của các đánh giá (2.25) và (2.26) đối với t0 và x0 ∈ {v = γ}, quỹ
đạo x(t) có thể rời bỏ miền {v ≤ γ} bao nhiêu lần cũng được, nhưng sẽ luôn
quay lại sau thời gian hữu hạn và bị lưu trong B .
Tính ổn định đều của nghiệm không của hệ (2.1) được chứng minh.
18
Bước 2. Chứng minh:Tính hút đều của nghiệm tầm thường của hệ (2.1)
Giả sử khi = 20 , bất đẳng thúc (2.24) đúng.
Do tính ổn định đều của nghiệm không của hệ (2.1) nên tồn tại η0 = η0 (0 ) > 0
sao cho ∀σ ≥ h và mọi ϕ ∈ Ωη0 : x(t) = x(t; σ, ϕ) ∈ B0
Ta sẽ chứng minh: x(t) → 0 khi t → ∞
Để làm điều này chỉ là xây dựng dãy tăng, không bị chặn {tk } sao cho
||xtk (σ, ϕ)|| → 0 khi k → ∞
Thậy vậy:
Giả sử tồn tại {tk } ↑ ∞ sao cho ||xtk (σ, ϕ)|| → 0
Mà ∀ t ≥ tk0
⇒ ∃k0 > 0 sao cho ||xtk (σ, ϕ)|| < η0 ∀ k ≥ k0
||x(t; tk0 , xk0 (σ, ϕ))|| < 0
⇒ |x(t; σ, ϕ)| < 0
Hay x(t; σ, ϕ) → 0 khi t → ∞.
Để đơn giản ta kí hiệu:
x(t) = x(t; σ, ϕ)
v(t) = v(t, x(t))
Theo Bổ đề 2.3: x(t) → 0 nếu ∃t∗ > σ sao cho ∀ t ≥ t∗ : |x(t)| ≤ ||xt ||/R
Vì thế ta sẽ giả sử rằng không tồn tại t∗ như thế.
Như vậy:
◦ Nếu: |ϕ(0)| ≤ ||ϕ||/R thì tồn tại t0 > σ sao cho |x(t0 )| = ||xt0 ||/R và đối
với giá trị v(t0 + T1 + s) (s ∈ [−h, 0]) ta nhận được đánh giá (2.26):
v(t0 + T1 + s) ≤ v(t0 ) − δ(T1 + s)|x(t0 )|d < γ
∀s ∈ [−h, 0]
ở đây hằng số T1 giống như ở trên và được xác định từ (2.21).
◦ Nếu: |ϕ(0)| ≥ ||ϕ||/R, thì bất đẳng thức (2.26) nhận được khi t0 = σ
Đặt Tb = T1 − h ≥ T và Vb0 = v(t0 ) − Tb|x(t0 )|d và xét |x(t0 + T1 )|
◦ Nếu: |x(t0 + T1 )| ≥ ||xt0 +T1 ||/R thì với t1 = t0 + T1 , ta nhận được bất
đẳng thức cần thiết:
v(t1 + T1 ) ≤ v(t1 ) − δT1 |x(t1 )|d
≤ v(t0 ) − δT1 |x(t0 )|d + |x(t1 )|d
≤ v(t0 ) − δ Tb |x(t0 )|d + |x(t1 )|d
(2.27)
19
◦ Nếu: |x(t0 + T1 )| < ||xt0 +T1 ||/R thì ta tìm được t1 > t0 + T1 sao cho:
|x(t1 )| = ||xt1 ||/R
Ta sẽ chứng minh: v(t1 ) ≤ Vb0
Thậy vậy: Giả sử v(t1 ) > Vb0
từ (2.25):
v(t0 + T1 ) ≤ v(t0 ) − δT1 |x(t0 )|d < Vb0
0
0
⇒ ∃t ∈ (t0 + T1 , t1 ) : v(t ) = Vb0
1
hơn nữa
1
(2.28)
0
v(t) < Vb0 khi t0 + T1 ≤ t < t
đồng thời
(2.29)
0
|x(t)| < ||xt ||/R khi t0 + T1 ≤ t < t
Từ (2.26), (2.28) và điều kiện 1), suy ra:
suy ra
v(t0 + T1 + s) ≤ v(t0 ) − δ(T1 + s)|x(t0 )|d ≤ Vb0
(−h ≤ s ≤ 0)
0
||xt0 || = Max{|x(t1 + s)| : −h ≤ s ≤ 0}
1
0
≤ Max{a−1 (v(t1 + s)) : −h ≤ s ≤ 0}
≤ a−1 (Vb0 ) ≤ R0 b−1 (Vb0 )
0
≤ R0 b−1 (v(t1 ))
0
≤ R0 |x(t1 )|
(2.30)
Vì đoạn của quỹ đạo x(t) : {x ∈ Rn : x = x(t; σ, ϕ), t1 ≤ t ≤ t1 } nằm hoàn
toàn trong miền v ≤ Vb0 . Nhưng nhờ (2.29)
0
0
|x(t1 )| < ||xt0 ||/R0 (vì
1
0
R = Max{R0 , 2})
So sánh với bất đẳng thức cuối với (2.30) ta nhận được: ||xt0 || < ||xt0 || ⇒ mâu
1
1
thuẫn.
Vậy ta có: v(t1 ) ≤ Vb0 và |x(t1 )| = ||xt1 ||/R
vì thế đối với t1 đã cho:
v(t1 + T1 ) ≤ v(t1 ) − δT1 |x(t1 )|d
≤ Vb0 − δT1 |x(t1 )|d
≤ v(t0 ) − δ Tb(|x(t0 )|d + |x(t1 )|d )
tức là ta đi đến bất đẳng thức (2.27)
Hiển nhiên quá trình này kéo dài vô hạn và ta nhận được dãy tăng tk với
tk+1 − tk ≥ T1 sao cho đối với số nguyên k bất kỳ:
0 < v(tk + T1 ) < v(t0 ) − δ Vb0 (|x(t0 )|d + |x(t1 )|d + · · · + |x(tk )|d )
Do tính xác định dương của hàm v, điều này nghĩa là tổng (|x(t0 )|d + |x(t1 )|d +
· · · + |x(tk )|d ) + · · · bị chặn
nên
|x(tk )|d → 0 khi k → ∞
20
Do cách xây dựng nên có: |x(tk )| ≥ ||xtk ||/R
⇒ ||xtk || → 0
Do đó ta có điều phải chứng minh.
Dễ thấy rằng các đánh giá vừa nhận được và Bổ đề 2.3 đảm bảo tính ổn định
tiệm cận đều.
Vậy Định lý được chứng minh hoàn toàn.
• Nếu d0 = 1, tức là hàm g trong vế phải của hệ phương trình (2.1) có
phần chính tuyến tính, thì khẳng định của Định lý 2.1 vẫn đúng, nhưng chỉ
với hằng số m0 trong (2.2) là đủ nhỏ.
Đặt e
g (t, xt ) = g(t, xt )/m0 . Khi đó:
và
g(t, xt ) = m0 e
g (t, xt )
|e
g (t, xt )| ≤ ||xt || ∀ (t, xt ) ∈ GH .
Định lý 2.2.2. Giả sử d0 = 1 và các điều kiện của Định lý 2.1 được thỏa
mãn, trong đó Φ = v̇x e
g và d ≥ 1. Khi đó nghiệm không của hệ (2.1) ổn định
tiệm cận đều nếu hằng số m0 trong bất đẳng thức (2.2) đủ bé.
Chứng minh. Việc chứng minh Định lý 2.2 tuân theo đúng lược đồ chứng minh
Định lý 2.1
Bất đẳng thức (2.8) bây giờ có dạng
Z t
v(t, x(t)) ≤ γ + m0
Φ(τ, xτ )dτ
(2.31)
t0
Đối với hiệu ||xτ − zτ || ở vế phải của bất đẳng thức (2.10), với chú ý rằng
||xt0 || ≤ R0 |x(t0 )|, ta nhận được đánh giá:
LT1
LT1
R0 m0
m1
LT1
d1 −1
Ld1 T1
||xτ −zτ || ≤ |x(t0 )|.
e
−1 e
+ |x(t0 )|
e
−1 e
L
Ld1
(2.32)
Tính toán rằng bây giờ d = Min{d0 , d1 } = 1, thay cho bất đẳng thức (2.23),
ta nhận được:
Z t0 +T1
3δ
d1 −1
Φ(τ, zτ )dτ ≤ − + m0 C1 (T1 ) + |x(t0 )|
C2 (T1 ) .|x(t0 )|d T1
2
t0
(2.33)
với
C1 (T1 ) = MR0d /L eLdT1 eLT1 − 1
m1 MR0d−1 LdT1 Ld1 T1
.e
e
−1
C2 (T1 ) =
Ld1
- Xem thêm -
.PDF 
59 
110 
80 
