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Volume 20 - 2015

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Composite Asymptotic Expansions and Difference Equations

Développements asymptotiques combinés et équations aux différences

A. Fruchard* - R. Schäfke**

*Laboratoire de Mathématiques, Informatique et Applications, EA 3993
Faculté des Sciences et Techniques, Université de Haute Alsace
4, rue des Frères Lumière
68093 Mulhouse cedex, France
Augustin.Fruchard@uha.fr

**Institut de Recherche Mathématique Avancée, UMR 7501
U.F.R. de Mathématiques et Informatique
Université Louis Pasteur et CNRS
7, rue René Descartes
67084 Strasbourg cedex, France
schaefke@math.u-strasbg.fr

RÉSUMÉ. On considère des équations aux différences dans le plan complexe de la forme \(y(x+\epsilon) - y(x) = \epsilon f(y(x))/y(x)\). Le pas de discrétisation \(\epsilon > 0\) est un petit paramètre, et l'équation a une singularité en \(y = 0\). On décrit les solutions près de la singularité en utilisant des développements asymptotiques combinés. Plus précisément, on montre que la dérivée \(v'\) de la fonction réciproque (appelée coordonnée de Fatou) \(v\) d'une solution admet un développement asymptotique Gevrey en puissances de la racine carrée de \(\epsilon\), notée \(\eta\), et faisant intervenir des fonctions de \(y\) et de \(Y = y/\eta\). On obtient également des développements asymptotiques Gevrey des invariants d'Écalle-Voronin de l'équation, qui sont des fonctions de \(\epsilon\). Une application venant de la théorie de l'itération complexe est présentée.

ABSTRACT. Difference equations in the complex domain of the form \(y(x+\epsilon) - y(x) = \epsilon f(y(x))/y(x)\) are considered. The step size \(\epsilon > 0\) is a small parameter, and the equation has a singularity at \(y = 0\). Solutions near the singularity are described using composite asymptotic expansions. More precisely, it is shown that the derivative \(v'\) of the inverse function \(v\) of a solution (the so-called Fatou coordinate) admits a Gevrey asymptotic expansion in powers of the square root of \(\epsilon\), denoted by \(\eta\), involving functions of \(y\) and of \(Y = y/\eta\). This also yields Gevrey asymptotic expansions of the so-called Écalle-Voronin invariants of the equation which are functions of epsilon. An application coming from the theory of complex iteration is presented.

MOTS-CLÉS : Équation aux différences à petit pas, développement asymptotique combiné, asymptotique Gevrey, coordonnée de Fatou, invariant d'Écalle-Voronin.

KEYWORDS: Difference equation with small step size, composite asymptotic expansion, Gevrey asymptotic, Fatou coordinate, Écalle-Voronin invariant.

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