Periodická okrajová úloha pro Duffingovu rovnici

Abstract

Při matematickém modelování fyzikálních systémů se používají obyčejné diferenciální rovnice různých tvarů. Diferenciální rovnice popisující tyto systémy jsou často složité nelineární rovnice, avšak pomocí vhodných aproximací nelinearity lze odvodit jednoduché rovnice zvané Duffingovy rovnice, které lze analyticky studovat. V matematickém modelování mechaniky problém hledání periodických řešení těchto Duffingových rovnic úzce souvisí s existencí periodických vibrací jeho odpovídajícího nelineárního oscilátoru. V této práci je provedena analýza řešení a existence řešení v autonomních a neautonomních případech uvažované Duffingovy rovnice s podporou simulací v MATLAB.

In the mathematical modelling of physical systems, ordinary differential equations of various forms are used. Differential equations describing these systems are often complex nonlinear equations, however using suitable approximations of nonlinearity, one can derive simple equations called Duffing equations which can be studied analytically. In mathematical modelling of mechanics, the problem of finding periodic solutions to these Duffing equations is closely related to the existence of periodic vibrations of its corresponding nonlinear oscillator. In this work, the analysis of the solutions and existence of solutions in the autonomous and nonautonomous cases of the considered Duffing equation are carried out supported by simulations in MATLAB.