Normalization and averaging on compact lie groups in nonlinear mechanics

Abstract

We consider the method of normal forms, the Bogolyubov averaging method, and the method of asymptotic decomposition proposed by Yu. A. Mitropol’skii and the author of this paper. Under certain assumptions about group-theoretic properties of a system of zero approximation, the results obtained by the method of asymptotic decomposition coincide with the results obtained by the method of normal forms or the Bogolyubov averaging method. We develop a new algorithm of asymptotic decomposition by a part of the variables and its partial case — the algorithm of averaging on a compact Lie group. For the first time, it became possible to consider asymptotic expansions of solutions of differential equations on noncommutative compact groups.

Розглянуто метод нормальних форм, метод усереднення за Боголюбовим та метод асимптотичної декомпозиції, запропонований Ю. О. Митропольським та автором цієї статті. Якщо зробити певні припущення щодо теоретико-групових властивостей системи нульового наближення, то метод асимптотичної декомпозиції приводить до результатів, що здобуваються за методом нормальних форм або за методом усереднення за Боголюбовим. Розвинуто новий метод асимптотичної декомпозиції за частиною змінних та його частинний випадок — алгоритм усереднення на компактних групах Лі. Це дало змогу вперше отримати асимптотичне представлення розв'язків системи нелінійних диференціальних рівнянь на компактних некомутативних групах.