微分方程的比較原理
考慮微分方程
式中 ; ( 為 中包含原點的某區域)為連續函式。
由微分方程解的存在性定理知,任取 ,存在方程 的解 滿足 ,記為 ,並稱其為過點 的解。但一般 不是唯一的,這些解或者在整個區間 上存在,或者於某個有限時間 離開 的定義域。如果對向量 ,用 表示 ,則有以下右行最大解的定義。
定義:設 是方程 的在區間 上有定義且過點 的解,若對此方程的任一個在區間 上有定義且過點 的解 均有
則稱 是方程 在區間 上過點 的右行最大解。
關於右行最大解的存在性,有以下定義。
定義:若定義在 上的一個向量函式 的每個分量 均滿足:當任意兩向量 和 滿足 且 時,不等式 均成立,則稱 是對 擬單調不減的。
比較原理在穩定性分析中的套用
研究系統
式中 ; ; ( 為 中包含原點的某區域)連續,滿足解的右邊整體存在唯一性條件且有 。當研究漸近穩定性時,設 是系統 的孤立平衡點;當研究全局穩定性時,設 是系統 的唯一平衡點。
利用比較原理可將判定 維系統 零解穩定性的問題轉化為判定一 維比較方程零解的穩定性問題。
定理:對於系統 ,若存在向量函式 滿足:
1、 ;
2、 各分量均連續,對 滿足局部的 條件,且 在 中正定。