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5 6二维自治微分方程组的周期 解和极限环 设是系统 的一个极限环 如果存在着的一个邻域 使从此邻域内出发的其他解均正向 趋近于 则称为稳定的极限环 如果其他解均负向于趋近于 则称为不稳定的极限环 如果从的邻域出发的其他轨线在的 一侧正向趋近于 另一侧负向趋近于 则称此为半稳定的极限环 定理5 11Poincare Bendixson环域定理 设区域是由两条简单闭曲线围成的 环形域并且满足下面条件 1 及其边界上不含奇点 2 从G的边界上各点出发的轨线都不能 离开 或进入 3 均不是闭曲线 周围在内至少存在一个外稳定闭轨和一个内 稳定闭轨 一个外不稳定闭轨和一个内不稳定的闭 轨 如果是惟一的闭轨 周围一定是一条稳定的 不稳定的 极限环 定理5 12时的VanderPol方程 其等价方程组 至少有一个极限环 定理5 13设系统 的右端函数 在某个单连域内 连续可微 并且 在内不变号 且在的任何子域内不恒为零 则方程组 在内不存在任何闭轨线 定理5 14对于方程组 若在某个单连域内存在一个连续可微函数 使得 不变号 且在的任何子域中不恒为零 则方程组不存在全部位于内的闭轨线 定理5 15如果沿着系统 的极限环有 则是稳定 不稳定 的 其中是的周期 定理5 16给定微分方程 5 6 18 其等价方程组为 其中 2 3 在内分别单调不减 则上述方程组至多存在一个极限环 若存在它 必定为稳定的 5 6 2例题 例5 6 1证明平面二次系统 5 6 17 当时无闭轨线 证明由系统的第一个方程得到 故轨线与直线相交时候只能从它的一侧向 向另一侧 因此系统若有闭轨线 它只能位于直线 的一侧 在这一侧取Dulac函数 容易算出 当时它是常号且当仅且当时为 零 当不是系统的轨线 所以由定理5 14知道 系统 5 6 17 当时不存在闭轨 例5 6 2用定理5 15的结论判定非线性方程组 引入极坐标 则产生的极限环及的稳定性

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