Skip to main content
SUPERVISOR
Rasol Asheghi hoseinabadi,HamidReza ZohouriZangeneh
رسول عاشقی حسین آبادی (استاد مشاور) حمیدرضا ظهوری زنگنه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Asma Shahsavari
اسماء شاه سواری نجف آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده ریاضی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

On the number of limit cycles of Polynomial Lienard systems
Liénard systems are very important mathematical models describing oscillatory processes arising in applied sciences . In this thesis , we study polynomial Liénard systems of arbitrary degree on the plane , and develop a new method to obtain a lower bound of the maximal number of limit cycles based on paper . Using the method and basing on some known results for lower degrees , we obtain a new estimation for the number of limit cycles in these systems which greatly improve existing results . Consider a polynomial Liénard system of the form \\begin{equation*} \\dot{x}=y,\\,\\,\\,\\dot{y}=-g(x)-\\varepsilon f(x) y , \\end{equation*} where \\varepsilon is a small parameter , f(x) and g(x) are polynomials in x of degree n and m , respectively . The above system is called a Liénard system . It describes the dynamics of systems of one degree of freedom under existence of a linear restoring force and a nonlinear damping . It was shown by Liénard that under some conditions on the functions f(x) and g(x) in the system arise auto-oscillations . In the first half of the last century models based on the Liénard system were important for the development of radio and vacuum tube technology . Nowadays the system is widely used to describe oscillatory processes arising in various studies of mathematical models of physical , biological , chemical , epidemiological,physiological , economical and many other phenomena . Our study is devoted to finding Liénard systems which admit not a single , but few auto-oscillatory regimes (limit cycles) . Let H(n,m) denote the maximal number of limit cycles on system on the plane for \\varepsilon sufficiently small . The lower bound of H(n,m) for the Liénard system has been widely studied . The first chapter is reface . We describe differential equation and results that scientist obtained . We describe limit cycles and Hilbert's 16th problems . The second part of Hilbert's 16th problem concerns the uniform lower bounds on number of limit cycle that a polynomial system in plane can have . At the end of this chapter , we express some results about H(n,m) that had been already obtained . The second chapter devoted to present some basic definitions on theorems that we need to use in this thesis . In the third chapter , we study the number of limit cycles of polynomial Liénard systems . At first , we describe property Z(n,m,k) and prove some lemmas and theorems . After that , by helping these lemmas and theorems , we will prove some estimates of H(n,m) for fixed m, some estimates of H(m,m) and some estimates of H(m\\pm r,m) . In the forth chapter , we study limit cycles of some polynomial Liénard systems . Using the Melnikov functions about homoclinic loop and Heteroclinc cycles and bifurcation theory , we prove that H(2,5)\\geq 3,H(4,5)\\geq 5,H(6,5)\\geq 10,H(8,5)\\geq 10 . Next we consider a given Liénard system with g(x)=x(x^2-1)(x^2-\\alpha^2) with 0 \\alpha \\frac{\\sqrt{3}}{3} that will ensure that local maximum of the Hamiltonian function of with _{\\varepsilon=0} at the value x=1 will be positive and two heteroclinic orbits exist for \\varepsilon=0 . Without less of generality , we will take \\alpha=\\frac{1}{2} then the system becomes \\[\\dot{x}=y,\\,\\,\\,\\dot{y}=-\\frac{1}{4}x-\\frac{5}{4}x^3+x^5-\\varepsilon f(x,\\delta) y,\\] where \\[f(x,\\delta)=a_0+a_1 x^2+a_2 x^4+a_3 x^6+a_4 x^8\\] is a polynomial of degree 8 , \\delta=(a_0,a_1,a_2,a_3,a_4)\\in \\mathbb{R}^5 . Under some further assumptions by proving some lemmas and theorems , we give a lower bound for the number of H(8,5). In appendix , we provide the Maple codes for some of our computations .
در نیمه‌ی اول قرن گذشته مدل‌هایی که براساس سیستم لیینارد بودند، به علت پیشرفت رادیو و تکنولوژی لوله‌های خلاء، بسیار مورد توجه قرار داشتند. امروزه این سیستم به طور گسترده برای توصیف فرآیندهای نوسانی در شاخه‌های مختلف مدل‌های ریاضی - فیزیک، زیست، شیمی، فیزیولوژی، اقتصاد و خیلی از پدیده‌های دیگر به کار می‌رود. هدف از ارائه‌ی این پایان‌نامه به‌دست آوردن تعداد سیکل‌های حدی سیستم لیینارد است. یک سیستم لیینارد به‌صورت زیر است: \\begin{equation} \\dot{x} = y , \\,\\,\\,\\ , \\dot{y} = -g(x)- f(x) y , \\end{equation} که x))g و f(x) چندجمله‌ای‌هایی برحسب x به‌ترتیب از درجه‌ی m و n هستند. فرض کنیم H(n,m) نشان‌دهنده‌ی حداکثر تعداد سیکل‌های حدی است. لذا پایین‌ترین کران برای H(n,m) را به‌دست خواهیم آورد و تخمین‌هایی برای H(n,m) با m ثابت، H(m,m) و H(m+r,m) و H(m-r,m) بیان خواهیم کرد. در پایان، x))g را یک چندجمله‌ای مشخص در نظر می‌گیریم و به کمک توابع ملنیکف و روش‌های انشعاب هاپف، هموکلینیک و هتروکلینیک، پایین‌ترین کران برای H(n,m) برای برخی از مقادیر ثابت m و n را به‌دست خواهیم آورد. کلمات کلیدی: {سیکل حدی، سیستم چندجمله‌ای لیینارد، انشعاب سراسری، حلقه‌ی هموکلینیک، حلقه‌ی هتروکلینیک، تابع ملنیکف .}

ارتقاء امنیت وب با وف بومی