Study of the boundary value problem for a differential inclusion

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The boundary value problem with respect to an absolutely continuous function $x:[a,b]\to \mathbb{R}^n$ for the differential inclusion
F(t,x,x˙,x˙)0,t[a,b],
with the condition $ \alpha x(a) +\beta x(b)=\widetilde{\gamma}$ and additional restriction on the derivative of the desired function $ (\mathcal{L}x)(t)\doteq \dot{x }(t) - \lambda x(t) \in B(t),$ $t \in [a,b]$ is under discussion. It is assumed that the boundary value problem with the same conditions for the linear differential equation $\mathcal{L}x =y$ is uniquely solvable for any summable function $y.$ Using Green's function of this <> linear boundary value problem, the original problem is reduced to an equivalent integral inclusion with respect to the summable function $\dot{x}.$ To the inclusion obtained, the results on operator inclusion with an orderly covering multivalued mapping are applied.

\noindent In the first section of the work, the information about multivalued mappings of partially ordered spaces used in this study is given.

\noindent In the main section of the work, conditions for the existence and estimates of solutions to the boundary value problem under investigation are obtained in the form of a statement similar to Chaplygin’s theorem on differential inequality. These results are illustrated by an example of studying a periodic boundary value problem for a differential equation which is not resolved with respect to the derivative.

About the authors

Irina D. Serova

Derzhavin Tambov State University

Author for correspondence.
Email: irinka_36@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4224-1502

Post-Graduate Student, Functional Analysis Department

Russian Federation, 33 Internatsionalnaya St., Tambov 392000, Russian Federation

References

  1. V.I. Arnold, Additional Chapters of the Theory of Ordinary Differential Equations, Nauka Publ., Moscow, 1978 (In Russian).
  2. A.A. Davydov, “Singularities of Limiting Directions of Generic Higher Order Implicit ODEs”, Proc. Steklov Inst. Math., 236 (2002), 124–131.
  3. A.A. Davydov, “Normal form of a differential equation, not solvable for the derivative, in a neighborhood of a singular point”, Funct. Anal. Appl., 19:2 (1985), 81–89.
  4. L. Dara, “Singularites generiques des equations differentielles multiformes”, Bol. Soc. Bras. Mat., 6:2 (1975), 95–128.
  5. A.O. Remizov, “Many-dimensional poincarґe construction and singularities of lifted fields for implicit differential equations”, Journal of Mathematical Sciences, 151:6 (2008), 3561–3602.
  6. A.O. Remizov, “Implicit differential equations and vector fields with non-isolated singular points”, Sb. Math., 193:11 (2002), 1671–1690.
  7. W. Walter, “Differential and integral inequalities”, Journal of Fluid Mechanics, 48:2 (1970), 710–713.
  8. E. Beckenbach, R. Bellman, Inequalities, Mir Publ., Moscow, 1965 (In Russian).
  9. Ya. D. Mammadov, S. Ashirov, S. Atdaev, Inequality theorems, Ylym Publ., Ashkhabad, 1980 (In Russian).
  10. S.A. Chaplygin, “Foundations of a New Method of Approximate Integration of Differential Equations”, Collected works. V. I, Gostekhizdat, M., 1948, 348–368 (In Russian).
  11. E.S. Zhukovskiy, “On ordered-covering mappings and implicit differential inequalities”, Differ. Equ., 52:12 (2016), 1539–1556.
  12. E.S. Zhukovskiy, E.A. Pluzhnikova, “On controlling objects whose motion is defined by implicit nonlinear differential equations”, Autom. Remote Control, 76:1 (2015), 24–43.
  13. S. Benarab, “Two-sided estimates for solutions of boundary value problems for implicit differential equations”, Vestnik rossiyskikh universitetov. Matematika = Russian Universities Reports. Mathematics, 26:134 (2021), 216–220 (In Russian).
  14. A.V. Arutyunov, E.S. Zhukovskiy, S.E. Zhukovskiy, “On coincidence points of mappings in partially ordered spaces”, Doklady Mathematics, 88:3 (2013), 710–713.
  15. A.V. Arutyunov, E.S. Zhukovskiy, S.E. Zhukovskiy, “Coincidence points of set-valued mappings in partially ordered spaces”, Doklady Mathematics, 88:3 (2013), 727–729.
  16. A.V. Arutyunov, E.S. Zhukovskiy, S.E. Zhukovskiy, “On the cardinality of the coincidence set for mappings of metric, normed and partially ordered spaces”, Sb. Math., 209:8 (2018), 1107–1130.
  17. A.V. Arutyunov, E.S. Zhukovskiy, S.E. Zhukovskiy, “Coincidence points principle for mappings in partially ordered spaces”, Topology and its Applications, 179:1 (2015), 13–33.
  18. A.V. Arutyunov, E.S. Zhukovskiy, S.E. Zhukovskiy, “Coincidence points principle for set-valued mappings in partially ordered spaces”, Topology and its Applications, 179 (2016), 330–343.
  19. I.D. Serova, A.A. Repin, “About Existence and Estimates of Solutions of the Implicit Differential Equation With Autoadjustable Deviation Argument”, Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya: estestvennye i tekhnicheskie nauki = Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 23:123 (2018), 566–574 (In Russian).
  20. I.D. Serova, “On estimates of the solution of an implicit functional differential equation”, Applied Mathematics and Control Sciences, 2017, №2, 85–93 (In Russian).
  21. A.A. Andronov, A.A. Vitt, S.E. Hajkin, Oscillation Theory, 2nd. ed., Gos. Izd-vo Fiz.-Mat. Literatury Publ., M., 1959 (In Russian).
  22. A.D. Piliya, V.I. Fedorov, “Singularities of the field of an electromagnetic wave in a cold anisotropic plasma with two-dimensional inhomogeneity”, JETP, 33:1 (1971), 210–215.
  23. E.O. Burlakov, E.S. Zhukovskiy, E.A. Panasenko, I.D. Serova, “On order covering set-valued mappings and their applications to the investigation of implicit differential inclusions and dynamic models of economic processes”, Advances in Systems Science and Applications, 22:1 (2022), 176–191.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».