да, провал. Граница-то периодична, да только не факт, что непрерывна (в смысле нигде не уходит на бесконечность). И, судя по всему, ниоткуда её непрерывность не выведешь, может-таки уходить. Хотя и контрпример так просто не построить (для не в принципе периодичных везде и всюду семейств траекторий).
А вот стоит только отвлечься от назойливой границы, как факт становится довольно очевидным (скорее всего, автор так его и задумывал). Если
-- ограниченное решение и
, то последовательность
монотонна и притом ограниченна, т.е. сходится к некоему
. И при этом последовательность решений, выходящих из точек
при
, тоже равномерно ограничена на периоде (ведь в конце-то концов они -- лишь фрагменты того самого, изначально ограниченного решения). И, следовательно, предел этой последовательности решений -- тоже решение, причём ограниченное.
сохраняется при сдвиге, это неподвижная точка отображения Пуанкаре, через нее проходит периодическое решение - цикл.