Eine bedingte Form der Integral-Ungleichung von Gronwall, leichte Verallgemeinerung eines Stabilitätssatzes von Perron und überlauffreie Skalierung von Analogrechenschaltungen

Zusammenfassung

Es geht in dieser Arbeit in der Hauptsache darum, ein vorgelegtes Differentialgleichungssystem so zu skalieren, daß in der zugehörigen Analogrechnerschaltung die Spannungen an den Ausgängen der Integratoren die durch die Referenzspannung einerseits und durch das Auflösevermögen andererseits gesetzten Schranken nicht über- bzw. unterschreiten. Es werden Abschätzungssätze hergeleitet, die diese Frage im Apriori-Sinn, also ohne die Lösung des Differentialgleichungssystems zu kennen, zu lösen gestatten. Zur Abschätzung werden zunächst Normen, dannKamke-Normen verwendet. Der im Titel erwähnte Satz vonPerron ergibt sich durch spezielle Normengebung und Verzicht auf Abschätzung “nach unten”. Erschwert werden die Betrachtungen durch die relative Schwäche der Forderung, daß die rechte Seite des Systemsdx/dt=f(x,t) der Bedingung “aus ‖x‖≤a folgt ‖f(x,t)‖≤v(t)‖x‖” genüge (‖...‖:=Norm,a positiv reell). Dadurch scheint es bei Abschätzungen mitKamke-Normen nicht mehr möglich, von den in der Literatur über Existenzbeweise und Abschätzungssätze üblichen Methoden Gebrauch zu machen. Zur Lösung dieser Frage wird eine “bedingte Form” des bekannten Satzes vonGronwall (auch Satz vonBellman genannt) entwickelt.

Summary

The main subject of this paper is the scaling of a given set of differential equations in such a way that the output voltages of the integrators of the associated analogue computer set-up do not exceed certain upper and lower bounds imposed by the reference voltage and the limited power of resolution of the elements of the analogue computer. The paper gives a priori bounds on the solution of the differential set. Some of these bounds work with norms, others withKamke-norms.Perron's stability theorem mentioned in the title of this paper results by inserting special norms and neglecting lower bounds. A difficulty arises by the relative weakness of the condition “‖x‖≤a implies ‖f(x,t)‖≤v(t)‖x‖” on the right hand side of the setdx/dt=f(x,t), where ‖...‖ is any norm anda is a positive real constant. As a consequence of this, it seems no longer possible to use the usual techniques known from the literature on existence theorems and bounds for the solution of differential equations. To cope with this situation, a conditional version of the well-known theorem ofGronwall (also known by the name of “Lemma ofBellman”) will be derived.