Duffing方程周期解存在的构造性证明

考虑下列Duffing方程周期边值问题x″(t)+Cx′(t)+g(t,x)=e(t),(1)x(0)-x(2π)=x′(0)-x′(2π)=0.(2)其中gR×R→R是关于x连续可微,关于t连续且以2π为周期的连续函数,C为常数.eR→R是连续的且以2π为周期.若存在两个几乎处处连续的实函数a(t),b(t)使得n2≤a(t)≤g′x(t,x)≤b(t)≤(n+1)2,(3)且在[0,2π]的一个正则集上a(t)>n2,b(t)2,方程(1)存在唯一的2π-周期解.这种存在唯一性证明一般分作两类一类是纯粹理论性证明,一类是构造性证明.前一类理论深刻,一般涉及较多的非线性分析的工具,参见文献[1～6].后一种的最大优点是可形成算法,求得数值解,但技巧性较强,一般较为少见.本文受文献[7]的启发,从易于数值计算的角度出发,从初值问题和矩阵特征值入手,采用连续法构造性地证明了(1),(2)式在条件(3)下解的存在唯一性.此方法不仅简单,而且提供了一种可数值求解周期解的方法.