一类广义Lorenz系统的代数和解析可积性

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微分方程可积性问题一直是微分方程研究领域的一个重要课题.一般来说,常微分方程系统的可积性研究可以有多种方法,也可以从不同的角度去研究.本文主要关心多项式微分系统(特别是广义Lorenz系统)的代数可积和局部解析可积性.代数可积性方面我们主要关心Darboux可积性,而Darboux可积是由Darboux多项式确定的.但遗憾的是,迄今为止还没有一个能够求解多项式微分系统Darboux多项式和首次积分有效的方法.本文将研究一类广义Lorenz系统,讨论该系统的Darboux多项式及原点处的解析首次积分的存在性. 多项式微分系统的Darboux多项式的计算是一个经典而困难的问题.对Lorenz系统Darboux多项式的研究,最早由Segur[20](1982)和Ku′s[15](1983)分别得到3个独立的Darboux多项式.之后, Llibre和Zhang[10]证明了Lorenz系统的6个Darboux多项式是完全的. Peter[9]引入多项式权的定义,简化了Darboux多项式的计算.本文研究广义Lorenz系统的Darboux多项式.给出该系统存在Darboux多项式的所有可能的参数条件,并给出相应的Darboux多项式. 多项式微分系统的局部解析首次积分的存在性判定同样是十分困难的.最早的结果由Pioncare′[17]得到,他证明:当解析微分系统相应奇点的线性部分的特征值非共振时,该系统在奇点邻域无形式的首次积分. Li, Lli-bre和Zhang[8]对Pioncare′的结果进行了推广. Llibre和Valls给出了Lorenz系统在原点处存在解析首次积分的两个必要条件[11].本文研究一类广义Lorenz系统在原点的局部解析首次积分,根据系统在原点线性化系统的特征值进行分类.当系统存在零特征值或复特征值时,给出系统存在形式首次积分的参数条件. 另外,对于三维二次多项式微分系统,我们证明当相应的线性系统具有三个非零实特征值,且有唯一的齐次多项式首次积分时,原微分系统存在形式首次积分的必要条件.
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