Численное определение порядка особенности системы дифференциальных уравнений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассматриваются подвижные особые точки систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Дан обзор результатов Пенлеве об алгебраичности этих точек и их связи с задачей Г. И. Марчука об определении положения и порядка подвижных особых точек по методу конечных разностей. Представлена реализация численного метода решения этой задачи, предложенная Н. Н. Калиткиным и Е. А. Альшиной (2005) на основе комплексной схемы Розенброка, в системе компьютерной алгебры Sage - пакет CROS for Sage. Описаны основные функции этого пакета, приведены численные примеры использования каждой из них. В целях верификации метода проведены компьютерные эксперименты: (1) с уравнениями, обладающими свойством Пенлеве, для которых порядки должны получаться целыми числами; (2) с динамической системой Калоджеро. Эта система, хорошо известная как нетривиальный пример вполне интегрируемой гамильтоновой системы, в данном контексте интересна тем, что координаты и импульсы являются алгебраическими функциями времени, причём порядки подвижных точек ветвления можно вычислить явно. В рамках численных экспериментов обнаружено, что условия применимости метода требуют дополнительных оговорок, связанных с исключением точек суперсходимости.

Об авторах

Али Баддур

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: alibddour@gmail.com

Кафедра прикладной информатики и теории вероятностей

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, 117198, Россия

Михаил Дмитриевич Малых

Российский университет дружбы народов

Email: malykhmd-md@rudn.ru

доктор физико-математических наук, доцент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, 117198, Россия

Александр Анатольевич Панин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: a-panin@yandex.ru

Кафедра математики физического факультета

Ленинские горы, Москва, 119991, Россия

Леонид Антонович Севастьянов

Российский университет дружбы народов

Email: sevastianov-la@rudn.ru

доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры прикладной информатики и теории вероятностей

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, 117198, Россия

Список литературы

  1. W. A. Stein, Sage Mathematics Software (Version 6.7), The Sage Development Team, 2015.
  2. W. W. Golubev, Vorlesungen über Differentialgleichungen im Komplexen. Berlin: VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1958.
  3. P. Painlevé, “Leçons sur la theorie analytique des equations differentielles,” in Œuvres de Paul Painlevé. 1973, vol. 1.
  4. C. L. Siegel and J. Moser, Lectures on Celestial Mechanics. Springer, 1995.
  5. E. A. Al’shina, N. N. Kalitkin, and P. V. Koryakin, “Diagnostics of singularities of exact solutions in computations with error control,” Computational Mathematics and Mathematical Physics, vol. 45, no. 10, pp. 1769-1779, 2005.
  6. A. A. Belov, “Numerical detection and study of singularities in solutions of differential equations,” Doklady Mathematics, vol. 93, no. 3, pp. 334- 338, 2016. doi: 10.1134/S1064562416020010.
  7. A. A. Belov, “Numerical diagnostics of solution blowup in differential equations,” Computational Mathematics and Mathematical Physics, vol. 57, no. 1, pp. 122-132, 2017. doi: 10.31857/S004446690002533-7.
  8. M. O. Korpusov, D. V. Lukyanenko, A. A. Panin, and E. V. Yushkov, “Blow-up for one Sobolev problem: theoretical approach and numerical analysis,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol. 442, no. 2, pp. 451-468, 2016. doi: 10.26089/NumMet.v20r328.
  9. M. O. Korpusov, D. V. Lukyanenko, A. A. Panin, and E. V. Yushkov, “Blow-up phenomena in the model of a space charge stratification in semiconductors: analytical and numerical analysis,” Mathematical Methods in the Applied Sciences, vol. 40, no. 7, pp. 2336-2346, 2017. doi: 10.1002/mma.4142.
  10. M. O. Korpusov and D. V. Lukyanenko, “Instantaneous blow-up versus local solvability for one problem of propagation of nonlinear waves in semiconductors,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol. 459, no. 1, pp. 159-181, 2018. doi: 10.1016/j.jmaa.2017.10.062.
  11. M. O. Korpusov, D. V. Lukyanenko, A. A. Panin, and G. I. Shlyapugin, “On the blow-up phenomena for a one-dimensional equation of ion-sound waves in a plasma: analytical and numerical investigation,” Mathematical Methods in the Applied Sciences, vol. 41, no. 8, pp. 2906-2929, 2018. doi: 10.1002/mma.4142.
  12. A. Baddour and M. D. Malykh. (2019). Cros for sage, RUDN, [Online]. Available: https://malykhmd.neocities.org.
  13. H. Airault, “Rational solutions of Painlevé equations,” Stud. Appl. Math., vol. 61, no. 1, pp. 31-53, 1979. doi: 10.1002/sapm197961131.
  14. (2019). Nist digital library of mathematical functions. version 1.0.25, The National Institute of Standards and Technology, [Online]. Available: http://dlmf.nist.gov.
  15. J. Moser, Integrable Hamiltonian Systems and Spectral Theory. Edizioni della Normale, 1983.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».