34 1. BENDROS SAVOKOS ˛ aplinkoje funkcija x = ϕ(t, ξ) turi atvirkštinę t = ω(x), ξ = ψ(x) ir ji yra diferencijuojama. Iš Koši sąlygos gauname, kad ir Todėl Jakobianas J = ∣ ϕ i (0, ξ) = ξ i , ∀i = 1, . . . , n − 1, ϕ n (0, ξ) = 0 ∣ ∣∣ ∂ϕ i ∂ξ j ∣ ∣∣t=0,ξ=0 = δ ij , i = 1, . . . , n, j = 1, . . . , n − 1. ∣ ϕ 1ξ1 . . . ϕ ∣∣∣∣∣∣∣∣t=0,ξ=0 nξ1 . . .. . = f n (0) ≠ 0. ϕ 1ξn−1 . . . ϕ nξn−1 ϕ 1t . . . ϕ nt Pagal neišreikštinės funkcijos teoremą pakankamai mažoje taško x = 0 aplinkoje egzistuoja diferencijuojama atvirkštinė funkcija ξ i = ψ i (x), i = 1, . . . , n − 1, t = ψ n (x) Šioje aplinkoje apibrėžkime naujus nepriklausomus kintamuosius y = ψ(x). Taip apibrėžta transformacija yra difeomorfizmas. Be to, šioje aplinkokje kiekvienam fiksuotam vektoriui ξ trajektorija x = ϕ(t, ξ), išeinanti iš taško ξ laiko momentu t = 0, pereina į atkarpą, apibrėžta lygtimi y i = ξ i , i = 1, . . . , n − 1, y n = t. Taigi, atlikus tokią transformaciją, (1.37) sistema pereis į standartinę sistemą ẏ i = 0, ∀i = 1, . . . , n − 1, ẏ n = 1 Teorema įrodyta.⊲ Iš įrodytos teoremos išplaukia, kad autonominė sistema kiekvieno savo paprastojo taško aplinkoje yra kokybiškai ekvivalenti standartinei sistemai (netgi difeomorfiškai ekvivalenti). Pusiausvyros taško aplinkoje situacija yra iš esmės kita. Netgi tiesinės sistemos atveju (žr. 2.5 skyrelį) <strong>kokybin</strong>is trajektoriju˛ vaizdas pusiausvyros taško aplinkoje iš esmės priklauso nuo pusiausvyros taško struktūros. Kokybinis trajektoriju˛ vaizdą, geometriškai pavaizduotas srityje Ω, vadinamas faziniu portretu. P a s t a b a . Nagrinėjant (1.37) autonominę sistemą fazinę erdvę ne visada tikslinga apibrėžti kaip sritį Ω ⊂ R n , kurioje yra apibrėžta funkcija f. Pavyzdžiui, jeigu (1.37) sistema yra vienmatė autonominė lygtis, o jos dešinioji pusė f ∈ C 1 (R 1 ) ir yra 2π periodinė funkcija, tai fazinę erdvę tikslinga apibrėžti ne kaip erdvę R 1 , o kaip vienetinį apskritimą S 1 = {x mod 2π} su apėjimo kriptimi prieš laikrodžio rodyklę. Ypač tai aktualu tada, kai nagrinėjama autonominė lygtis aprašo realu˛ fzikinį procesą. Šiuo atveju fizikinio proceso būseną erdvė R 1 apibrėžia nevienareikšmiškai. Tuo tarpu
1.6. AUTONOMINIŲ SISTEMŲ TRAJEKTORIJOS 35 tarp vienetinio apskritimo S 1 tašku ir fizikinės sistemos būsenos tašku˛ yra abipus vienareikšmiška atitinkamybė. Jeigu n = 2, o vektorinė funkcija f ∈ C 1 (R 2 ) yra 2π periodinė pagal abu kintamuosius x 1 , x 2 , tai (1.37) sistemos fazinę erdvę tikslinga apibrėžti ne kaip erdvę R 2 , o kaip torą S 1 × S 1 = {x 1 mod 2π, x 2 mod 2π}. Jeigu funkcija f yra 2π periodinė tik pagal kokį nors vieną kintamąjį, pavyzdžiui x 1 , tai fazinę erdvę tikslinga apibrėžti kaip begalinį cilindrą S 1 × R 1 = {x 1 mod 2π, x 2 }. Taigi (1.37) sistemos fazine erdve gali būti ne tik sritis erdvėje R n , bet ir kokia nors daugdara matavimo 1 ≤ k ≤ n.