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常微分方程定性理论关于平面系统的结果已经相当成熟,原因在于拥有Poincare-Bendixsion环域定理。对于高维系统没有一致的方法,所以只能够对一些具有特殊形式的方程进行研究。本文主要对三维半拟齐次向量场进行研究。
齐次向量场理论的研究经历了Coleman,Camacho,Sharipov,梁肇军等,其方法是通过极坐标变换,把三维系统转化成两个相关的向量场,即诱导出球面上的切向量场以及径向的一维向量场。由此我们就可以利用丰富的平面定性理论来研究这个系统,从而得出比较好的结果。
由于以上极坐标变换能够带来很多方便,让以前难以着手的问题可以研究,寻求三维系统中哪些向量场,能够应用极坐标变换诱导切向量场成为新的路径。首先由作者导师张兴安教授在攻读博士期间提出了拟齐次向量场,此类向量场不同于齐次向量场,却可以用同样的方法的研究空间的几何性质。
赵育林教授同样提出了一类quasi-homogeneous vector field。其方法主要思想同样是利用Poincare变换诱导球面切向量场,利用切向量场的结果,得出了系统在空间中的几何性质。本文利用张兴安老师由齐次向量场寻求拟齐次向量场的方法,对赵育林老师的quasi-homogeneous vector field进行了再一次的扩充,研究了一类三维系统,并且得出了此类系统的不变曲面分类,周期解存在条件等。这是本文的主要部分。
鉴于赵育林老师和张兴安老师的两种拟齐次向量场不同,作者找到一个特殊系统,同时满足两种向量场的定义,从而可以用两种方法来研究比较,得出了相比一种方法研究更多的结果。