opravy preklepu

This commit is contained in:
Petr Velycko 2025-05-16 14:00:15 +02:00
parent 714059aa4e
commit 16f27ab91c
Signed by: petrvel
GPG key ID: E8F909AFE649174F
5 changed files with 14 additions and 14 deletions

View file

@ -1,15 +1,15 @@
\section{Stabilita}
Lemma \ref{lemma-sol-dist} nám teoreticky poskytuje spojitost řešící funkce v proměnné $x_0$, pro větší $t$ však kvůli exponenciálnímu růstu nemá význam. Budeme proto zkoumat okolnosti, za nichž existují odhady, které se nezhoršují pro $t \in \infty$.
Lemma \ref{lemma-sol-dist} nám teoreticky poskytuje spojitost řešící funkce v proměnné $x_0$, pro větší $t$ však kvůli exponenciálnímu růstu nemá význam. Budeme proto zkoumat okolnosti, za nichž existují odhady, které se nezhoršují pro $t \to \infty$.
\begin{definition}
Nechť $f = f(x, t)$ je spojitá v otevřené $\Omega \in \R^{n+1}$ a navíc lokálně lipschitzovská vůči $x$. Nechť $\Omega \supset \{0\} \times I$ kde $I = (\tau, \infty)$ a nechť $f(0, t) = 0$ pro všechna $t \in I$. Řekneme, že nulové řešení rovnice $x' = f(t, x)$ \eqref{eq-ode} je
Nechť $f = f(x, t)$ je spojitá v otevřené $\Omega \in \R^{n+1}$ a navíc lokálně lipschitzovská vůči $x$. Nechť $\Omega \supset \{0\} \times I$ kde $I = (\tau, \infty)$ a nechť $f(0, t) = 0$ pro všechna $t \in I$. Řekneme, že nulové řešení rovnice \eqref{eq-ode} ($x' = f(t, x)$) je
\begin{enumerate}[(i)]
\item \textit{stabilní}, jestliže pro všechna $t_0 \in I$ a $\varepsilon > 0$ existuje $\delta > 0$ takové, že $|x_0| < \delta$ implikuje, že $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definováno a splňuje $|\varphi(t, t_0, x_0)| < \varepsilon$ pro $t \geq t_0$;
\item \textit{stabilní}, jestliže pro všechna $t_0 \in I$ a $\varepsilon > 0$ existuje $\delta > 0$ takové, že pro $|x_0| < \delta$ platí, že $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definováno a splňuje $|\varphi(t, t_0, x_0)| < \varepsilon$ pro libovolné $t \geq t_0$;
\item \textit{nestabilní}, jestliže není stabilní;
\item \textit{lokální atraktor}, jestliže $\forall t_0 \in I$ existuje $\eta > 0$ tak, že $|x_0| < \eta$ implikuj, že $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definováno pro všechna $t \geq t_0$ a navíc $\varphi(t, t_0, x_0) \to 0$ pro $t \to +\infty$;
\item \textit{lokální atraktor}, jestliže $\forall t_0 \in I$ existuje $\eta > 0$ tak, že pro $|x_0| < \eta$ je definován výraz $\varphi(t, t_0, x_0)$ pro všechna $t \geq t_0$ a navíc $\varphi(t, t_0, x_0) \to 0$ pro $t \to +\infty$;
\item \textit{asymptoticky stabilní}, jestliže je stabilní a navíc lokální atraktor;
\item \textit{uniformně stabilní}, jestliže pro všechna $\varepsilon > 0$ existuje $\delta > 0$ takové, že pro všechna $t_0 \in I$ z $|x_0| < \delta$ plyne $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definováno a splňuje $|\varphi(t, t_0, x_0)| < \varepsilon$ pro $t \geq t_0$;
\item \textit{uniformně stabilní}, jestliže pro všechna $\varepsilon > 0$ existuje $\delta > 0$ takové, že pro všechna $t_0 \in I$ z $|x_0| < \delta$ plyne, že výraz $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definován a splňuje $|\varphi(t, t_0, x_0)| < \varepsilon$ pro $t \geq t_0$;
\item \textit{uniformě asymptoticky stabilní}, jestliže je uniformně stabilní a navíc existuje $\eta < 0$ takové, že $\forall \varepsilon > 0$ existuje $T > 0$ takové, že pro všechna $t_0 \in I$ z $|x_0| < \eta$ plyne, že $\varphi(t, t_0, x_0)$ je definováno pro všechna $t \geq t_0$ a $|\varphi(t, t_0, x_0)| \leq \varepsilon|$ pro $t \geq t_0 + T$.
\end{enumerate}
\end{definition}
@ -17,7 +17,7 @@ Lemma \ref{lemma-sol-dist} nám teoreticky poskytuje spojitost řešící funkce
Pojem asymptotické stability zavádíme proto, že lokální atraktor nutně nemusí implikovat stabilitu. Konstrukci takového řešení můžeme nahlédnout pomocí tzv. Vinogradovova systému.
V případě autonomní rovnice splývají pojmy (asymptotické) stability a uniformní (asymptotické) stability, neboť můžeme psát $\varphi(t, t_0, x_0) = \varphi(t - t_0, 0, x_0)$.
Obecněji řešeno, řešení $\tilde x(t)$ rovnice $x' = f(x, t)$ se nazve stabilní (resp. uniformně stabilní atd.), jestliže má analogickou vlastnost nulové řešení rovnice $u' = g(u, t)$ kde $g(u, t) = f(\tilde x(t) + u, t) - f(\tilde x(t), t)$.
Obecněji řečeno, řešení $\tilde x(t)$ rovnice $x' = f(x, t)$ se nazve stabilní (resp. uniformně stabilní atd.), jestliže má analogickou vlastnost nulové řešení rovnice $u' = g(u, t)$ kde $g(u, t) = f(\tilde x(t) + u, t) - f(\tilde x(t), t)$.
V případě řešení lineární rovnice \eqref{eq-linear-ode}, tj. $x' = A(t)x + g(t)$ je stabilita ekvivalentní stabilitě libovolného řešení příslušné homogenní rovnice \eqref{eq-homogenous-linear-ode}.
@ -62,7 +62,7 @@ Matice $A$ splňující $\Re \lambda < 0$ pro všechna $\lambda \in \sigma(A)$ s
Jinými slovy,
$$ \|x(t)\| e^{t\alpha} \leq ce^{t_0\alpha} \|x_0\| + \int_{t_0}^t ce^{-(t-s)\alpha} \gamma \|x(s)\| ds. $$
Z Gronwallova lemmatu (Lemma \ref{lemma-gronwall}) dostáváme
$$ e^{t\alpha} \| x(t) \| \leq ce^{t_0\alpha} \|x_0\| e^{c\gamma(t - t_0}. $$
$$ e^{t\alpha} \| x(t) \| \leq ce^{t_0\alpha} \|x_0\| e^{c\gamma(t - t_0)}. $$
Po opětovném přenásobení exponenciálou nakonec máme
$$ \|x(t)\| \leq c \|x_0\| e^{(t - t_0)(c\gamma - \alpha)} = ce^{-\beta(t - t_0)} \| x_0 \|. $$
\end{proof}
@ -84,7 +84,7 @@ Matice $A$ splňující $\Re \lambda < 0$ pro všechna $\lambda \in \sigma(A)$ s
Použijeme seřezávací funkci
$$\eta(t) = \begin{cases}1, t < \frac{\delta}{2};\\
0, t > \delta;\\
\textit{spojité prodloužení na }(\frac{\delta}{2}, \delta).
\text{spojité prodloužení na }(\frac{\delta}{2}, \delta).
\end{cases}.$$
Dále definujeme $h(x) := \eta(\|x\|)g(x)$. Podíváme se na rovnici $x' = Ax + h(x)$. Pro $\|x\| < \frac{\delta}{2}$ platí $h(x) = g(x)$, dále pro $\|x\| > \delta$ je $h(x)$ nulová a nakonec pro $\|x\| \in [\frac{\delta}{2}, \delta]$ platí $\|h(x)\| \leq \|g(x)\|$. Tato porušená rovnice již splňuje předpoklad Lemmatu \ref{lemma-sol-eq-est}. Aplikací tohoto lemmatu dostáváme odhad na řešení této porušené rovnice.
$$\|x(t)\| \leq c\|x(t_0)\| e^{-\beta(t - t_0)}, \beta > 0. $$
@ -93,7 +93,7 @@ Matice $A$ splňující $\Re \lambda < 0$ pro všechna $\lambda \in \sigma(A)$ s
\begin{theorem}[o linearizované nestabilitě]
\label{thm-linearized-instability}
Je dána rovnice $x' = f(x)$. Nechť $f(x_0) = 0$ a $f(x)$ je $C^1$ na okolí $x_0$ a nechť existuje vlastní číslo $\lambda \in \sigma(A)$ takové, že $\Re\lambda > 0$, kde $A = \nabla f(x_0)$. Potom $x_0$ je (uniformně) asymptoticky stabilní.
Je dána rovnice $x' = f(x)$. Nechť $f(x_0) = 0$ a $f(x)$ je $C^1$ na okolí $x_0$ a nechť existuje vlastní číslo $\lambda \in \sigma(A)$ takové, že $\Re\lambda > 0$, kde $A = \nabla f(x_0)$. Potom $x_0$ není stabilní.
\end{theorem}
\begin{proof}