基本介紹
指數型二分性是關於線性微分方程的一種重要性質。設齊次線性微分方程系
在 上連續,其中 是 階方陣,如果存在投影 及正的常數 使
其中 是(1)的基本解方陣,則稱(1)在R上具有 指數型二分性。全軸上線性系統的指數型二分性在穩定性理論中是一種有力的工具,在概周期微分方程系的研究中也是非常有用的工具,如果 是概周期方陣, 是概周期向量,且(1)具有指數型二分性,那么,非齊次線性概周期方程系
存在惟一概周期解,它可表達為
且 ,同時
時標動力學方程的指數型二分性
定義
考慮線性非自治時標動力學方程
其中, 。
現在給出線性非自治時標動力學方程上指數型二分性的概念 。
定義1 若存在投影 和正常數 使得對於(2)的基解矩陣 滿足
則稱(2)在 上具有指數型二分性,如果(2)中 ,則稱(2)在 上具有通常二分性。
註記1 若令 ,定義1與經典的線性微分方程上指數型二分性概念相一致,若令 ,則能夠轉化為線性差分方程上指數型二分性,即
註記2 若選擇一個恰當的基解矩陣,則投影 和 能夠分別寫成下面的形式
這裡, 是一個 階單位矩陣, 是一個 階單位矩陣。實際上,一定存在一個非奇異的矩陣T使得 ,那么(3)變為下面的形式
設 ,顯然有 也是一個基解矩陣。
註記3 若 ,則對於任意的 且 , 是一個嚴格增函式且 ,而 是一個嚴格的減函式且 。因而對於 ,有
指數型二分性的基本性質
下面主要介紹線性非自治時標動力學方程上指數型二分性的一‘些基本性質。
指數型二分性存在的充要條件
定理1線性非自治時標方程(2)具有指數型二分性的充要條件是 是一致有界的且存在正常數 使得對於任意 ,有
定理2 假設下面的條件成立:
(i) 存在正常數 使得對於任意 有
(ii) (2)是有界增長的,即存在正常數 使得
則(2)在 上具有指數型二分性。
引理1 若(2)在 上具有指數型二分性,其中 ,則(2)在 上具有指數型二分性且具有相同的投影P和指數估計 。
定理3 假設 是有界的,(2)在 上滿足指數型二分性的充要條件是存在正常數 使得(2)的任意一個解對於 滿足