КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-21-00272
НазваниеМетод сравнения в исследовании операторных и функциональных включений, задач управления и оптимизации
Руководитель Жуковский Евгений Семенович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" , Тамбовская обл
Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-204 - Математические проблемы теории управления
Ключевые слова многозначное отображение, включение, точка совпадения, векторное метрическое пространство, неявное дифференциальное включение, управляемая система, минимум функционала
Код ГРНТИ27.37.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект посвящен разработке и применению методов многозначного и вариационного анализа отображений в пространствах с векторнозначными метриками (v-метриками), основанных на идее сравнения исследуемых объектов с «модельными объектами», обладающими требуемыми свойствами. Методом сравнения в Проекте будут получены условия существования и исследованы свойства решений достаточно широкого класса операторных уравнений и включений, в том числе, уравнений и включений, определяющих неподвижные точки и точки совпадения отображений. Эти результаты восходят к классической теореме Канторовича о неподвижной точке и будут естественными распространениям современных обобщений теоремы Канторовича, полученных в работах О.Э. Зубелевича (о существовании и оценках точек совпадения в нормированных пространствах), А.В. Арутюнова, Б.Д. Гельмана, С.Е. Жуковского и участников данного Проекта (о существовании, оценках, устойчивости точек совпадения в метрических пространствах). Распространение результатов об уравнениях и включениях и, в частности, о неподвижных точках и точках совпадения на отображения, действующие в пространствах с v-метриками, значимо для топологии, анализа, теории уравнений и включений, теории управления и оптимизации.
Для исследования экстремальных задач будут получены условия существования точки минимума функционала, определенного на v-метрическом пространстве. Эти результаты будут основаны на распространении на v-метрическое пространство аналога условия типа Каристи и на сравнении рассматриваемого функционала с «обычной» неотрицательной функцией, достигающей на заданном отрезке значение 0. С использованием близких идей будут получены условия существования точки минамикса (седловой точки) функционала, определенного на произведении двух пространств с v-метриками. Результаты о точках минимума и минимакса функционалов востребованы в теории оптимизации, теории управления и теории игр, причем, рассмотрение функционалов на пространствах с v-метриками расширяет возможности приложений таких результатов.
Утверждения об экстремальных точках функционала, определенного на пространстве с v-метрикой, и результаты об уравнениях и включениях в пространствах с v-метриками будут применены в Проекте к исследованию краевых задач, задач управления для интегро-дифференциальных уравнений и включений неявного вида, возможно содержащих несуммируемые особенности и испытывающих импульсные воздействия. Подобные уравнения и включения востребованы в моделировании ряда физических, биологических, физиологических процессов, для разработки технических систем и др. (в частности, такие уравнения и включения возникают при описании электрической активности головного мозга, моделируемого как нейронная система, при описании электромагнитного поля в холодной анизотропной плазме, а также в некоторых задачах теории колебаний). Применение классического анализа отображений в нормированных или метрических пространствах к таким уравнениям и включениям затруднено, соответствующие отображения, рассматриваемые в «привычных» банаховых пространствах непрерывных или лебеговых функций, как правило, не являются регулярными и не удовлетворяют условиям известных теорем (например, принципов неподвижной точки). Для изучения подобных уравнений и включений, а также задач управления и оптимизации, в которых нарушаются условия регулярности, будут применены разрабатываемые в Проекте методы анализа в пространствах с v-метриками, и утверждения, основанные на идее сравнения с соответствующими «модельными» задачами. Для интегро-дифференциального включения неявного вида будут рассмотрены начальная, периодическая и антипериодические краевые задачи и задачи управления. Будут получены условия существования, оценки решений, условия устойчивости множества решений к изменению краевых значений, к импульсным воздействиям и к возмущениям отображений, порождающих рассматриваемое включение, условия полунепрерывной зависимости множества решений от управления и параметров.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетном периоде велись исследования по двум основным направлениям: I. Операторные уравнения и включения в пространствах с v-метриками; II. Инфимум функционала, определенного на пространстве с v-метрикой.
По направлению I было рассмотрено включение F(x) \ni y относительно неизвестного x, с многозначным отображением F, действующим из одного v-метрического пространства X в возможно другое v-метрическое пространство Y (v-метрики ρ_X, ρ_Y имеют значения в конусах E_+, M_+ банаховых пространств E и M). Определено понятие отображения f:E_+\to M, мажорирующего многозначное отображение F. Получены условия существования и оценки решений рассматриваемого включения в виде теоремы сравнения с решением мажорантного уравнения f(e)=0. Из полученного утверждения выведены известные утверждения о неподвижных точках и точках совпадения отображений метрических пространств и новые результаты о неподвижных точках и точках совпадения отображений v-метрических пространств.
По направлению II исследовались точки минимума функционала Φ. Получена теорема сравнения для точек минимума рассматриваемого функционала Φ и мажорантного функционала φ, определенного на конусе E+ значений v-метрики. Далее, для функционала Φ было определено условие типа Каристи, с использованием которого получена теорема о существовании и об оценке точки минимума функционала Φ. Из полученных утверждений в случае «обычных» метрических пространств выведены известные утверждения о достижении инфимума функционала, в том числе, теорема Арутюнова [А.В. Арутюнов. Условие Каристи и существование минимума ограниченной снизу функции в метрическом пространстве. Приложения к теории точек совпадения // Тр. МИАН, 2015, т. 291, 30–44].
По направлению II также исследована задача о седловой точке функционала, определенного на произведении двух v-метрических пространств X и Y. Получено утверждение о существовании и оценке седловой точки в виде теоремы сравнения с мажорантным функционалом. Получено утверждение о существовании и оценке седловой точки с использованием неравенства типа Каристи.
Дополнительно были исследованы свойства топологического пространства, порожденного расстоянием, удовлетворяющим лишь аксиоме тождества. Установлена связь между свойствами замкнутости, секвенциальной замкнутости, компактности, секвенциальной компактности и установлено, как влияет на эту связь дополнительное требование на расстояние – обобщенное f-неравенство треугольника. Это исследование может найти применение в задачах топологии. Отметим, что обобщенные метрики – важный инструмент прикладной математики, они используются в информатике, естественных и др. науках. Полученные в этом направлении результаты планируется применить в проекте к исследованию включений и инфимума функционала в пространствах с обобщенными расстояниями.
Результаты проекта обсуждались на российских и международных конференциях и семинарах. Исполнителями подготовлены и опубликованы 4 статьи. По тематике проекта на базе Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина исполнителями был организован X Международный онлайн семинар «Функционально-дифференциальные уравнения и включения и их приложения в математическом моделировании» и Школа молодых ученых «Функционально-дифференциальные уравнения и включения. Основы теории управления» (Тамбов, 2024), 7–9 октября 2024 г.
Публикации
1.
Жуковский Е.С.
Некоторые топологические свойства пространств с расстоянием
Математические заметки, Т. 117, вып. 2. C. 223–237. (год публикации - 2025)
10.4213/mzm14440
2.
Жуковский Е.С., Панасенко Е.А.
Метод сравнения с модельным уравнением в исследовании включений в векторных метрических пространствах
Труды Института математики и механики УрО РАН, Т. 30, № 2, с. 68–85 (год публикации - 2024)
10.21538/0134-4889-2024-30-2-68-85
3. Серова И.Д. Периодическая краевая задача для неявной дифференциальной системы управления Дифференциальные уравнения и математическое моделирование, Вып. 6. С. 117-119 (год публикации - 2024)
4.
Серова И.Д.
О дифференциальном неравенстве для неявной управляемой системы
Прикладная математика & Физика, Т. 56, № 3. С. 181–192 (год публикации - 2024)
10.52575/2687-0959-2024-56-3-181-192
5.
Жуковский Е.С., Патрина А.С.
Устойчивость неподвижных точек в упорядоченных пространствах. Приложения к краевым задачам для уравнений типа Хопфилда нейронной сети
Дифференциальные уравнения, том 61, № 11, с. 1443–1459 (год публикации - 2025)
10.7868/S3034503025110012
6.
Арутюнов А.В., Жуковский Е.С., Жуковский С.Е.
Существование и свойства решений обобщенной задачи равновесия по Нэшу
Сибирский математический журнал, Т. 66, № 5 (393). С. 789-810 (год публикации - 2025)
10.33048/smzh.2025.66.502
7.
Жуковский Е.С., Патрина А.С.
О порядковых свойствах множеств решений дифференциальных уравнений
Теория управления и математическое моделирование : материалы Всерос. конф. с междунар. участием, посвященной памяти профессора Н.В. Азбелева и профессора Е.Л. Тонкова. Ижевск : Удмуртский университет, Ч. 1, 2025. C. 80-83. (год публикации - 2025)
10.35634/978–5–4312–1263-5-1-2025-1-200
8.
Жуковский Е.С., Жуковская Т.В.
Некоторые топологические свойства f-квазиметрических пространств
Вестник российских университетов. Математика, Т. 30. № 151. С. 226–237. (год публикации - 2025)
10.20310/2686-9667-2025-30-151-226-237
9. Жуковский Е.С., Патрина А.С. О порядковых свойствах решений двухточечной краевой задачи Сборник тезисов Международной конференции «Дифференциальные уравнения и смежные вопросы», посвященной выдающемуся математику И.Г.Петровскому., Тезисы докладов. 2025. С. 154-156. (год публикации - 2025)