Un método nuevo para eliminar la indeterminación en los problemas singularmente perturbados con resonancia de Ackerberg y O’Malley

Palabras clave: Perturbaciones singulares, Resonancia de capas de frontera, Expansiones asintóticas empatadas

Resumen

En los problemas singularmente perturbados con carácter resonante en el sentido de Ackerberg y O’Malley, el método tradicional de las expansiones asintóticas empatadas fracasa para determinar la amplitud de la resonancia. Se presenta un método nuevo, basado en procedimientos establecidos de la teorı́a de ecuaciones diferenciales ordinarias, para eliminar tal indeterminación aprovechando el resultado incompleto de las expansiones asintóticas empatadas y eliminando de manera natural el grado de libertad superfluo, mediante la derivación e imposición de una condición de frontera exacta adicional que relaciona las pendientes en los dos extremos del dominio. El método nuevo es efectivo para la variedad de problemas
reconocidos como resonantes, incluyendo los que exhiben supersensibilidad, y también para los de estructura diferente pero con indeterminación análoga, por ejemplo involucrando una ecuación en derivadas parciales.

Citas

[1] Ackerberg, R.C., O’Malley, Jr., R.E.; Boundary layer problems exhibiting resonance, Stud. Appl. Math., 49(3) (1970), 277 - 295.
[2] Bohé, A.; Free layers in a singularly perturbed boundary value problem, SIAM J. Appl. Anal., 21(5) (1990), 1264 -1280.
[3] Cook, L.P., Eckhaus, W.; Resonance in a boundary value problem of singular perturbation type, Stud. Appl. Math., 52(2) (1973), 129 - 139.
[4] de Groen, P.P.N.; The nature of resonance in a singular perturbation problem of turning point type, SIAM J. Math. Anal., 11(1) (1980), 1 - 22.
[5] De Maesschalck, P.; Ackerberg-O’Malley resonance in boundary value problems with a turning point of any order, Comm. Pure Appl. Anal., 6(2) (2007), 311 - 333.
[6] Fruchard, A., Schäfke, R.; Composite asymptotic expansions, Springer-Verlag, Berlı́n Heidelberg, 2013.
[7] Fu-ru, J.; On the boundary value problems for ordinary differential equations with turning points, Appl. Math. Mech., 12(2) (1991), 121 - 129.
[8] Grasman, J., Matkowsky, B.J.; A variational approach to singularly perturbed boundary value problems for ordinary and partial differential equations with turning points, SIAM J. Appl. Math., 32(3) (1977), 588 - 597.
[9] Holmes, M.H.; Introduction to perturbation methods, Springer, Nueva York, 2013.
[10] Jiang, F.-r., Jin, Q.-n.; Asymptotic solutions of boundary value problems for third-order ordinary differential equations with turning points, Appl. Math. Mech., 22(4) (2001), 394 -403.
[11] Kopell, N.; A geometric approach to boundary layer problems exhibiting resonance, SIAM J. Appl. Math., 37(2) (1979), 436 - 458.
[12] Kreiss, H.-O.; Resonance for singular perturbation problems, SIAM J. Appl. Math., 41(2) (1981), 331 - 344.
[13] Kreiss, H.O., Parter, S.V.; Remarks on singular perturbations with turning points, SIAM J. Math. Anal., 5(2) (1974), 230 - 251.
[14] Laforgue, J.; Supersensibilidad en un modelo de agregación con tiempo discreto, Divulg. Mat., 6(2) (1998), 113 - 119.
[15] Laforgue, J.; Odd-order turning point: resonance and dynamic metastability, En: Tercer congreso sobre ecuaciones diferenciales y aplicaciones, Mayo 1997 (Rueda, A.D., Guı́ñez, J.), La Universidad del Zulia, Maracaibo, (1998), II, 17 - 23.
[16] Laforgue, J.; Estudio asintótico de un impulso metaestable para una ecuación con un término no local, Pro Math., 14(27-28) (2000), 13 - 23.
[17] Laforgue, J.; Métodos de perturbaciones para ecuaciones algebraicas y diferenciales, XI T-ForMa, Departamento de Matemáticas, Universidad de Oriente, Cumaná, 2011.
[18] Laforgue, J.; Resolución de la indeterminación en la resonancia de Ackerberg y O’Malley, Trabajo de Ascenso, Departamento de Matemáticas, Universidad de Oriente, Cumaná, 2022.
[19] Laforgue, J.G., O’Malley, Jr., R.E.; Supersensitive boundary value problems, En: Asymptotic and numerical methods for partial differential equations with critical parameters (Kaper, H.G., Garbey, M.), Kluwer, Dordrecht, (1993), 215 - 223.
[20] Lagerstrom, P.; Matched asymptotic expansions - Ideas and techniques, Springer-Verlag, Nueva York, 1988.
[21] Lakin, W.D.; Boundary value problems with a turning point, Stud. Appl. Math., 51(3) (1972), 261 - 275.
[22] Lewis, G.N.; Turning point problems and resonance, IMA J. Appl. Math., 28 (1982), 169 -183.
[23] Lin, C.H.; The sufficiency of Matkowsky-condition in the problem of resonance, Trans. Amer. Math. Soc., 278(2) (1983), 647 - 670.
[24] Lions, J.L.; Perturbations singulières dans les problèmes aux limites et en contrôle optimal, Springer-Verlag, Berlı́n Heidelberg, 1973.
[25] MacGillivray, A.D.; A method for incorporating transcendentally small terms into the method of matched asymptotic expansions, Stud. Appl. Math., 99 (1997), 285 - 310.
[26] Matkowsky, B.J.; On boundary layer problems exhibiting resonance, SIAM Review, 17(1) (1975), 82 - 100. Errata, SIAM Review, 18(1) (1976), 112 - 112.
[27] McKelvey, R., Bohac, R.; Ackerberg-O’Malley resonance revisited, Rocky Mountain J. Math., 6 (1976), 637 - 650.
[28] Niijima, K.; Approximate solutions of singular perturbation problems with a turning point, Funkcialaj Ekvacioj, 24 (1981), 259 - 280.
[29] Olver, F.W.J.; Sufficient conditions for Ackerberg-O’Malley resonance, SIAM J. Math. Anal., 9(2) (1978), 328 - 355.
[30] O’Malley, Jr., R.E.; Thinking about ordinary differential equations, Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
[31] O’Malley., R.E.; Historical developments in singular perturbations, Springer, Cham, 2014.
[32] Sibuya, Y.; A theorem concerning uniform simplification at a transition point and the problem of resonance, SIAM J. Math. Anal., 12(5) (1981), 653 - 668.
[33] Skinner, L.A.; Uniform solution of boundary layer problems exhibiting resonance, SIAM J. Appl. Math., 47(2) (1987), 225 - 231.
[34] Srinivasan, R.; A variational principle for the Ackerberg-O’Malley resonance problem, Stud. Appl. Math., 79 (1988), 271 - 289.
[35] Watts, A.M.; A singular perturbation problem with a turning point, Bull. Austral. Math. Soc., 5 (1971), 61 - 73.
[36] Williams, M.; Another look at Ackerberg-O’Malley resonance, SIAM J. Appl. Math., 41(2) (1981), 288 - 293.
[37] Wong, R.; Asymptotic approximations of integrals, Academic Press, San Diego, 1989.
[38] Wong, R., Yang, H.; On the Ackerberg-O’Malley resonance, Stud. Appl. Math., 110 (2003), 157 - 179.
[39] Zauderer, E.; Boundary value problems for a second order differential equation with a turning point, Stud. Appl. Math., 51(4) (1972), 411 - 413.
Publicado
2024-06-10
Cómo citar
Laforgue, J. (2024). Un método nuevo para eliminar la indeterminación en los problemas singularmente perturbados con resonancia de Ackerberg y O’Malley. Divulgaciones Matemáticas, 64-81. Recuperado a partir de https://produccioncientificaluz.org/index.php/divulgaciones/article/view/42239
Sección
Artículos de Investigación