<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">jamp</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Journal of Applied Mathematics and Physics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2327-4379</issn>
      <issn pub-type="ppub">2327-4352</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2026.141014</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">jamp-149051</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Asymptotic Analysis of Periodic Solutions in Liénard-Type Dynamic Systems</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0002-8935-4248</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Basok</surname>
            <given-names>Borys</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0009-0009-6665-0720</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Gotsulenko</surname>
            <given-names>Volodymyr Vladimirovich</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>01</day>
        <month>01</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>01</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>14</volume>
      <issue>01</issue>
      <fpage>272</fpage>
      <lpage>279</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>29</day>
          <month>12</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>19</day>
          <month>01</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>22</day>
          <month>01</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/jamp.2026.141014">https://doi.org/10.4236/jamp.2026.141014</self-uri>
      <abstract>
        <p>This paper investigates the existence, stability, and asymptotic properties of periodic solutions in nonlinear dynamical systems of Liénard type arising in thermohydro-gas-dynamic models. Starting from a physical formulation describing self-oscillations in fluid and gas flows, the governing equations are reduced to a two-dimensional system with a nonlinear characteristic function. Using the Lindstedt-Poincaré method, we construct an asymptotic expansion of the periodic solution in powers of the small parameter, which characterizes the nonlinearity of the system. The approach eliminates secular terms, ensuring uniform validity of the solution over time. Explicit formulas for the amplitude and frequency corrections are derived, and conditions for the existence and stability of the limit cycle are established based on Andronov’s theorem. The results provide analytical insight into the mechanisms of self-oscillation in engineering applications such as compressors and thermoacoustic systems.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Nonlinear Oscillations</kwd>
        <kwd>Liénard-Type Dynamic Systems</kwd>
        <kwd>Limit Cycle</kwd>
        <kwd>Lindstedt-Poincaré Method</kwd>
        <kwd>Asymptotic Analysis</kwd>
        <kwd>Self-Oscillations</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>Self-oscillations in fluid and gas flow systems arise in a broad spectrum of engineering and physical processes, including the unstable operation of blade compressors, vibratory combustion of liquid or gaseous fuels, heat addition to a flow, boiling phenomena, cavitation, and the presence of potentially unstable hydraulic elements such as diffusers, Venturi tubes, and siphons. Among these nonstationary phenomena, only the self-oscillations (surge) occurring in blade compressors have received a sufficiently detailed analytical description [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Their origin is associated with the ascending branch of the pressure-flow characteristic <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℍ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The theoretical characteristic <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℍ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of a compressor with a radial grid is represented by a horizontal line, whereas for a volumetric-type compressor it corresponds to a vertical line. Under real operating conditions, these characteristics are modified due to hydraulic losses and volumetric leakage. In pressure-driven flows, self-oscillations are typically induced by the formation of a descending branch in the dependence of head losses <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> h </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the flow rate <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. For instance, in a Rijke tube with heat input, the descending branch of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> h </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> along the pipeline length emerges under laminar flow conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], which in turn leads to the formation of an ascending branch of its pressure characteristic <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℍ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> —a necessary condition for the occurrence of the Rijke phenomenon [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Replacing the energy equation in the governing system of fluid or gas mechanics with the pressure characteristic <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℍ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>] significantly simplifies the derivation of periodic solutions and facilitates the identification of mechanisms responsible for the excitation and maintenance of self-oscillations. However, the resulting nonlinear models frequently reduce to Liénard-type differential equations, which describe a wide class of oscillatory systems characterized by nonlinearity concentrated in the damping term. These equations are fundamental in the theory of nonlinear oscillations and serve as a cornerstone for analyzing stability, bifurcations, and periodic regimes. The present study is devoted to the asymptotic analysis of periodic solutions in Liénard-type systems using the Lindstedt-Poincaré method. This perturbation technique eliminates secular terms in the expansion, thereby ensuring the uniform validity of the solution over time. Furthermore, it provides analytical expressions for amplitude and frequency corrections of self-oscillatory regimes, which are crucial for understanding the dynamics of compressors, thermoacoustic systems, and other engineering applications where nonlinear effects play a decisive role.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Problem Statement</title>
      <p>The thermohydro-gas-dynamic models discussed above can be reduced to the following nonlinear dynamical system: </p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ℍ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>y</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>y</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD2">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ℍ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>η</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The existence of periodic solutions in system (1) has been addressed in several studies [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. According to Andronov’s theorem [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], the presence of a periodic solution is equivalent to the existence of a limit cycle. From the classical Lyapunov stability theory, it follows that for any autonomous system, a periodic solution cannot be globally asymptotically stable in the entire phase space. However, a stable limit cycle corresponds to a locally stable periodic solution, and vice versa.</p>
      <p>Therefore, the problem of determining the existence and stability of a periodic solution in system (1) reduces to analyzing its limit cycle. In this work, we focus on the case of weak nonlinearity, where the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> tends to zero, and perform an asymptotic analysis of the corresponding solutions.</p>
      <p>This study has a theoretical orientation. The dynamical system (1) was originally derived in the monograph [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and further investigated numerically in [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. Here, approximate analytical solutions are obtained for the first time using the Lindstedt-Poincaré method. This method is chosen due to its well-known advantage in eliminating secular terms: standard perturbation expansions often produce secular terms that grow with time and violate the periodicity of the solution. The Lindstedt-Poincaré approach corrects the frequency at each step, thereby removing these terms and ensuring that the solution remains periodic.</p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Asymptotic Analysis of Periodic Solutions</title>
      <p>For further analysis, it is convenient to introduce new variables in the original dynamic system (1): </p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>X</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mi>β</mml:mi>
            </mml:msqrt>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>Y</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mi>α</mml:mi>
            </mml:msqrt>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>η</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>τ</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>β</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In these variables, system (1) takes the form </p>
      <disp-formula id="FD4">
        <label>(3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>τ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msqrt>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:msqrt>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>τ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Eliminating the function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (3), we obtain a Liénard-type equation: </p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>X</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mi>μ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>τ</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD6">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>μ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To find an asymptotic expansion in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> for the periodic solution of equation (4), we use the Lindstedt-Poincaré method [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], whose essential advantage is the elimination of secular terms in the expansion, making the resulting series valid for all values of the independent variable.</p>
      <p>Introduce a new independent variable: </p>
      <disp-formula id="FD7">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>s</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>where</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>ω</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then equation (4) becomes </p>
      <disp-formula id="FD8">
        <label>(5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>∞</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>X</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mi>μ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Assume in (5): </p>
      <disp-formula id="FD9">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>X</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Equating coefficients of equal powers of <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , we obtain equations for the successive determination of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Solutions for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contain no secular terms only for certain values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and corresponding initial conditions.</p>
      <p>We have: </p>
      <disp-formula id="FD10">
        <label>(6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD11">
        <label>(7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD12">
        <label>(8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mi>β</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msqrt>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:msqrt>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>6</mml:mn>
                          <mml:mi>β</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msqrt>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:msqrt>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The general solution of equation (6) is </p>
      <disp-formula id="FD13">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mi>cos</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>const</mml:mtext>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>For simplicity, due to the autonomy of the equation, we set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The general solution of equation (7) is: </p>
      <disp-formula id="FD14">
        <label>(9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>B</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>sin</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="normal">Csc</mml:mi>
                <mml:mi>o</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>D</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>sin</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mi>sin</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>cos</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are arbitrary constants (integration constants), </p>
      <disp-formula id="FD15">
        <label>(10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>B</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>C</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mi>β</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>D</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:msqrt>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:msqrt>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>8</mml:mn>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>F</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:msqrt>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                            </mml:msqrt>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To eliminate secular terms causing non-uniform asymptotics, set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Hence: </p>
      <disp-formula id="FD16">
        <label>(11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mi>β</mml:mi>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>b</mml:mi>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:msub>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>b</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>If we set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> sin </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is </p>
      <disp-formula id="FD17">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>8</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>β</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>8</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and from the condition </p>
      <disp-formula id="FD18">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>8</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we obtain </p>
      <disp-formula id="FD19">
        <label>(12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>8</mml:mn>
                <mml:mi>A</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:mn>16</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mi>β</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Substituting the found values for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> E </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> F </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into (10), we get </p>
      <disp-formula id="FD20">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mi>sin</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mi>sin</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and therefore </p>
      <disp-formula id="FD21">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>X</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mi>cos</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mi>sin</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>O</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Returning to the original variables, we have </p>
      <disp-formula id="FD22">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>β</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mo>/</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>sin</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>β</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>cos</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>β</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>O</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and since </p>
      <disp-formula id="FD23">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ℍ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>α</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we obtain </p>
      <disp-formula id="FD24">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Y</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mi>sin</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ω</mml:mi>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>β</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mi>χ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>O</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD25">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>χ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msqrt>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ω</mml:mi>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>b</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mo>/</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>cos</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>β</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>sin</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msqrt>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Analysis of Existence and Stability of the Limit Cycle</title>
      <p>As noted earlier, the existence and stability of a periodic solution of system (1) are determined by the presence of a limit cycle. In section 0, we derived an asymptotic expansion for the unique periodic solution, assuming its existence. In this section, we rigorously justify that such a solution indeed exists and is stable.</p>
      <p>To establish this, we employ a classical result from the theory of weakly nonlinear oscillations [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]:</p>
      <p><bold>Lemma.</bold>Consider the perturbed system for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
      <disp-formula id="FD26">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mi> A </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> cos </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> sin </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a circle of radius <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> centered at the origin. Define </p>
      <disp-formula id="FD27">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>F</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> F </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a simple root <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then for sufficiently small <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the system admits a limit cycle <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext> Γ </mml:mtext><mml:mi> ε </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is stable if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> F </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> A </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and unstable if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> F </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> A </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
      <p><bold>Application to the present system.</bold> For system (3), we have: </p>
      <disp-formula id="FD28">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus: </p>
      <disp-formula id="FD29">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>F</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∮</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                </mml:msqrt>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>π</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msqrt>
                                <mml:mi>β</mml:mi>
                              </mml:msqrt>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mo>/</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>π</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>cos</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mi>cos</mml:mi>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>b</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:msqrt>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mi>cos</mml:mi>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>b</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mi>β</mml:mi>
                          </mml:msqrt>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mo>/</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>β</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> F </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a unique positive root: </p>
      <disp-formula id="FD30">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>β</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Moreover, the derivative at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies: </p>
      <disp-formula id="FD31">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>F</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
                <mml:mi>π</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msqrt>
              <mml:mi>α</mml:mi>
            </mml:msqrt>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which, according to the lemma, guarantees that system (1) possesses a unique <italic>stable</italic> limit cycle.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Conclusions</title>
      <p>In this paper, we have investigated the existence, stability, and asymptotic properties of periodic solutions in a nonlinear dynamical system of Liénard type arising from thermohydro-gas-dynamic models. The main findings are summarized as follows:</p>
      <p>The original physical model describing self-oscillations in fluid and gas flows was reduced to a two-dimensional system with a nonlinear characteristic function. Using Andronov’s theorem and an integral criterion, we established the existence of a unique limit cycle and derived conditions for its stability. The Lindstedt-Poincaré method was applied to construct an asymptotic expansion of the periodic solution in powers of the small parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , which characterizes the nonlinearity of the system. Explicit analytical formulas for amplitude and frequency corrections were obtained. The elimination of secular terms ensured uniform validity of the solution over time. </p>
      <p>The present work has a theoretical orientation. The dynamical system considered here was originally derived in the monograph <italic>Self-Oscillations (Surging) in Compressors</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and previously studied numerically. In this paper, approximate analytical solutions are obtained for the first time. The Lindstedt-Poincaré method was chosen because of its well-known advantage in eliminating secular terms: standard perturbation expansions often produce terms that grow with time and violate periodicity, whereas this method corrects the frequency at each step to maintain periodicity.</p>
      <p>The derived approximate analytical formula for the self-oscillation amplitude <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is of practical interest. In future research, this formula can be used to develop strategies for reducing the amplitude of compressor surge oscillations, thereby improving operational stability and efficiency.</p>
      <p>The results provide a theoretical basis for understanding the mechanisms of self-oscillation in engineering applications such as compressors and thermoacoustic systems. Future research will address higher-order approximations, bifurcation analysis, and—most importantly—numerical validation of the asymptotic results. Comparisons with direct simulations of self-oscillations will be presented in subsequent studies to assess the accuracy and domain of validity of the analytical approach and to strengthen its predictive capability.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>General approaches to modeling and performing calculations of thermoacoustic vibrations to some extent correspond to the content of project No. 2025.06/0054 “Absorption and prevention of the spread of electromagnetic radiation in the infrared range and the creation of means for thermal masking” of the National Research Foundation of Ukraine competition “Science for Strengthening the Defense Capability and National Security of Ukraine”.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kazakevich, V.V. (1974) Self-Oscillations (Surging) in Compressors. Mashinostroenie. (In Russian)</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kazakevich, V.V.</string-name>
            </person-group>
            <year>1974</year>
            <article-title>Self-Oscillations (Surging) in Compressors</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Gotsulenko, V.V. and Gotsulenko, V.N. (2012) Distinctive Feature of Self-Oscillations (Surging) of Impeller Pumps. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Engineering</italic><italic>Physics</italic><italic>and</italic><italic>Thermophys</italic><italic>ics</italic>, 85, 125-130. https://doi.org/10.1007/s10891-012-0629-6 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10891-012-0629-6</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10891-012-0629-6">https://doi.org/10.1007/s10891-012-0629-6</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gotsulenko, V.V.</string-name>
              <string-name>Gotsulenko, V.N.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>Distinctive Feature of Self-Oscillations (Surging) of Impeller Pumps</article-title>
            <source>Journal of Engineering Physics and Thermophysics</source>
            <volume>85</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10891-012-0629-6</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Basok, B.I. and Gotsulenko, V.V. (2015) Thermo-Hydrodynamic Instability of Heat Carrier Flow. Kalita Publishing.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Basok, B.I.</string-name>
              <string-name>Gotsulenko, V.V.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Thermo-Hydrodynamic Instability of Heat Carrier Flow</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Gotsulenko, V.V. (2005) Special Modes of the Riecke Phenomenon. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Engineering</italic><italic>Physics</italic><italic>and</italic><italic>Thermophysics</italic>, 78, 375-379. https://doi.org/10.1007/s10891-005-0071-0 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10891-005-0071-0</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10891-005-0071-0">https://doi.org/10.1007/s10891-005-0071-0</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gotsulenko, V.V.</string-name>
            </person-group>
            <year>2005</year>
            <article-title>Special Modes of the Riecke Phenomenon</article-title>
            <source>Journal of Engineering Physics and Thermophysics</source>
            <volume>78</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10891-005-0071-0</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Basok, B.I., Gotsulenko, V.V. and Avramenko, A.A. (2019) Mechanisms of Thermophysical Instability of Heat Carrier Flows. Institute of Technical Thermophysics, NAS of Ukraine.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Basok, B.I.</string-name>
              <string-name>Gotsulenko, V.V.</string-name>
              <string-name>Avramenko, A.A.</string-name>
              <string-name>Thermophysics, N</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Mechanisms of Thermophysical Instability of Heat Carrier Flows</article-title>
            <source>Institute of Technical Thermophysics</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Andronov, A.A., Vitt, A.A. and Khaikin, S.E. (1966) Theory of Oscillators. Prince-ton University Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Andronov, A.A.</string-name>
              <string-name>Vitt, A.A.</string-name>
              <string-name>Khaikin, S.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>1966</year>
            <article-title>Theory of Oscillators</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Landa, P.S. (1996) Nonlinear Oscillations and Waves in Dynamical Systems. Kluwer Academic Publishers.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Landa, P.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1996</year>
            <article-title>Nonlinear Oscillations and Waves in Dynamical Systems</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Nayfeh, A.H. (2024) Perturbation Methods. John Wiley &amp; Sons, 437 p.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Nayfeh, A.H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Perturbation Methods</article-title>
            <source>John Wiley &amp; Sons</source>
            <volume>437</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Arnold, V.I. (1973) Ordinary Differential Equations. MIT Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Arnold, V.I.</string-name>
            </person-group>
            <year>1973</year>
            <article-title>Ordinary Differential Equations</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Basok, B.I. and Gotsulenko, V.V. (2025) Self-Oscillations in a Generalized Van Der Pol and Rayleigh Oscillator. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Applied</italic><italic>Mathematics</italic><italic>and</italic><italic>Physics</italic>, 13, 2892-2901. https://doi.org/10.4236/jamp.2025.139165 <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2025.139165</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4236/jamp.2025.139165">https://doi.org/10.4236/jamp.2025.139165</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Basok, B.I.</string-name>
              <string-name>Gotsulenko, V.V.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Self-Oscillations in a Generalized Van Der Pol and Rayleigh Oscillator</article-title>
            <source>Journal of Applied Mathematics and Physics</source>
            <volume>13</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2025.139165</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>