О полиномиальных дифференциальных уравнениях второго порядка на окружности, не имеющих особых точек

Abstract

Рассматриваются автономные дифференциальные уравнения второго порядка, правые части которых являются полиномами степени n относительно первой производной с периодическими непрерывными коэффициентами, и соответствующие векторные поля на цилиндрическом фазовом пространстве. Свободный член и старший коэффициент полинома предполагаются не обращающимися в нуль, что равносильно отсутствию особых точек векторного поля. Рассматриваются грубые уравнения, для которых топологическая структура фазового портрета не меняется при малых возмущениях в классе рассматриваемых уравнений. Доказано, что уравнениеявляется грубым тогда и только тогда, когда все его замкнутые траектории являются гиперболическими. Грубые уравнения образуют открытое и всюду плотное множество в пространстве рассматриваемых уравнений. Показано, что при n > 4 уравнение степени n может иметь сколь угодно много предельных циклов. При n = 4 определяется возможное число предельных циклов в случае, когда свободный член и старший коэффициент уравнения имеют противоположные знаки. In this paper, autonomous differential equations of the second order are considered, the right-hand sides of which are polynomials of degree n with respect to the first derivative with periodic continuously differentiable coefficients, and the corresponding vector fields on the cylindrical phase space. The free term and the leading coefficient of the polynomial is assumed not to vanish, which is equivalent to the absence of singular points of the vector field. Rough equations are considered for which the topological structure of the phase portrait does not change under small perturbations in the class of equations under consideration. It is proved that the equation is rough if and only if all its closed trajectories are hyperbolic. Rough equations form an open and everywhere dense set in the space of the equations under consideration. It is shown that for n > 4 an equation of degree n can have arbitrarily many limit cycles. For n = 4, the possible number of limit cycles is determined in the case when the free term and the leading coefficient of the equation have opposite signs.