本迪克森-杜拉克定理

✍ dations ◷ 2025-09-15 19:37:15 #微分方程,数学定理

在数学里,本迪克森-杜拉克定理说明了对于一个二维的驻定动力系统

如果存在 φ ( x , y ) {\displaystyle \varphi (x,y)} 使得

在研究区域(必须是单连通的)上几乎处处成立,那么这个动力系统不存在周期解。所谓“几乎处处成立”是指不成立的点的集合是一个测度为零的集合。这个定理可以用格林定理证出。

运用反证法,假设研究区域为单连通的区域 D {\displaystyle D} ,其内存在对于动力系统:

的一组周期解 ( x , y ) {\displaystyle (x,y)} ,其周期为 T {\displaystyle T} ,那么对于

所围成的区域 D Γ D {\displaystyle D_{\Gamma }\subset D} ,有

但是由于使得 ( φ X ) x + ( φ Y ) y = 0 {\displaystyle {\frac {\partial (\varphi X)}{\partial x}}+{\frac {\partial (\varphi Y)}{\partial y}}=0} 的点 ( x , y ) {\displaystyle (x,y)} 的集合是一个测度为零的集合,所以总可以找到 φ {\displaystyle \varphi } 使得 ( φ X ) x + ( φ Y ) y {\displaystyle {\frac {\partial (\varphi X)}{\partial x}}+{\frac {\partial (\varphi Y)}{\partial y}}} 在零点之外不变号。这样 D Γ ( ( φ X ) x + ( φ Y ) y ) d x d y {\displaystyle \iint _{D_{\Gamma }}\,({\frac {\partial (\varphi X)}{\partial x}}+{\frac {\partial (\varphi Y)}{\partial y}})dx\,dy} 不可能为0,矛盾!

因此周期解不存在,定理得证。

American Mathematical Society, Volume 129, Number 11, Pages 3395-3399,S 0002-9939(01)06107-X, Article electronically published on April 25, 2001

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