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(2+1)维Broer-Kaup-Kupershmidt系统的孤子解及孤子间的相互作用

更新时间:2009-03-28

0 引言

非线性科学是现代科学的核心,在自然科学中许多现象,如孤立波、分形、混沌、吸引子和逆序结构等都是非线性问题。非线性可以产生本质上全新的现象,而这些现象不可能由线性模型出发的微扰理论得到,用非线性化模型来研究客观世界是科学发展的必然。许多非线性现象的描述都涉及到孤子方程,近年来,随着人们对非线性理论研究的不断深入,许多求解非线性孤子方程的新方法也被提出,如双线性法、齐次平衡法、波数合并法、(G’/G)展开法、同伦分析法、三角函数法和投射方程法等[1-12],人们也在不同的非线性系统中得到了许多局域激发结构[13-23]。寻找非线性方程的精确解,研究其局域激发模式始终是非线性理论工作者研究的重要课题。

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1 (2+1)维Broer-Kaup-Kupershmidt系统的精确解

本文的工作是利用Riccati方程投射法,求解(2+1)维Broer-Kaup-Kupershmidt(BKK)系统[22]

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得到包含 q=χ(x,t)+(y)的变量分离解,构造出该系统新颖的局域结构,进一步研究孤子间的相互作用。

为求解方便起见,对方程(1)做如下变换:令V=Uy,方程(1)中原有的两个方程转换为相同形式的一个方程:

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将 Riccati方程(ξ'=σ+ξ2)投射法用于(2)式,根据对方程(2)的领头项分析,设解为

LOS倡议是指FDA针对可能有研发和应用前景的生物标志物,主动向研发人员或组织提出倡议,简要描述其关于生物标志物潜在价值的观点,并鼓励相关组织进行进一步评估,从而刺激并加快尚未做好资格认证准备但有前途的生物标志物的研究进程。同时,所有发出的LOS及相关信息都会予以公开,因此可以提高生物标志物的透明度,鼓励数据共享,累积额外数据[3]。截止至2018年6月,FDA已经发布了17封LOS[12],包括应用于脑核磁共振测定的谷氨酰胺和谷氨酸等多种类型生物标志物。

[6]郑春龙,方建平,陈立群.(2+1)维 Boiti-Leon-Pempinelli系统的钟状和峰状圈孤子[J].物理学报,2005,54(4):1468.

 

这里,F,G,H 和 q 是(x,y,t)的任意函数,将(3)式和 Riccati方程(ξ'=σ+ξ2)代人(2)式,并按 ξ的同次幂合并,提取ξi

(i=1,2,…)前的系数,令其等于零,得到一系列方程,由这些方程可求得:

 

q满足如下变量分离形式:

 

其中 σ是任意常数,χ≡χ(x,t)(y)是关于(x,t)和 y的任意函数。根据 Riccati方程解[23],即可求得当 σ取不同值时BKK系统的如下变量分离解。

地理文化、经济生活、风俗习惯及宗教信仰等都会对英语翻译产生影响,因此必须对其有充分的认识和了解。从文中不难看出中西文化的差异对英语习语的学习和翻译的重大影响,想要学好英语在打好基础的前提下还需要对各国的文化进行适当的学习,才能够有效促进对英语句子的理解,将中文翻译成英文时也会更得心应手。

得到两个双峰亮暗孤立波随时间的演化情况,如图4所示,取σ=-1,时间分别为

 

形2 当σ>0时,有如下周期波解

 
 

情形3 当σ=0时,有如下变量分离解

 

2 (2+1)维Broer-Kaup-Kupershmidt系统局域结构

由于(6)~(14)式中都包含有 q=χ(x,t)+(y),只要适当选取任意函数 χ(x,t)和(y)就能得到BKK系统丰富的局域解。本文仅以孤立波解V(1(7)式)为例,研究系统的局域结构及孤子相互作用。为方便起见,设

 

取 χ(x,t)和(y)为如下形式:

 

于是可以得到一个暗孤子解,如图1所示,取σ=-1,时间t=0。

如果取 χ(x,t)和(y)为如下形式:

 

得到一个双峰亮暗孤子解,如图2所示,取σ=-1,时间t=0。

另外,如果取 χ(x,t)和(y)为如下形式:

[7]MA Z Y,ZHENG C L.Fission and fusion of localized coherent structures for a higher-order Broek-Kaup system[J].Commun Theor Phys,2004,43(6):993.

 

可以得到一个分形孤子解,如图3所示,取σ=-1,时间t=0。

  

图1 (15)式利用(16)得到的暗孤子解(a)及其密度图(b)

  

图2 (15)式利用(17)得到的双峰亮暗孤子解(a)及其密度图(b)

  

图3 (15)式利用(18)得到的分形孤子解(a)及其密度图(b)

3 孤子间的弹性作用和聚合作用

本文借助Riccati方程投射法,利用一个包含根号项的设解并结合变量分离法,得到(2+1)维Broer-Kaup-Kupershmidt系统的精确解,包括孤波解、周期波解和有理函数解。根据得到的孤波解,构造出该系统新颖的暗孤立波、双峰亮暗孤立波和分形孤子局域激发结构,研究了两个孤立波之间的弹性作用和非弹性作用。两个孤立波在一定条件下会发生弹性作用,作用前后各自的波幅、形状和运动速度均不发生改变;除了弹性作用,也会发生聚合作用,例如本文中图(5)所示,两个孤子发生追碰现象,即两个孤子运动方向相同,但是速度大小不同,一个孤子追上另一个孤子,然后发生作用,作用之后,两个孤子聚合成一个孤子:说明了孤子具有其他经典粒子一样的特性。

 

情形1 当σ<0时,有如下孤立波解情

总之,就历史学科教学而言,思维能力的训练和思维品质的提升,必须渗透到课堂教学的各个环节。教师一定要善于寻找适当的教学策略,激发和维持学生的思维动机,发挥学生的潜能,提升学生的思维品质。

(a)t=-10,(b)t=-5,(c)t=0,(d)t=5,(e)t=10。

 
  

图4 (15)式利用(19)得到的两个双峰亮暗孤立波随时间的演化情况

从图中可以看到,两个孤立波发生弹性作用,它们以相同的速度相互靠近,然后发生相互作用,作用后各自保持原有的波形、运动方向和运动速度向前传播。

[3]MA Z Y,ZHENG C L.Two classes of fractal structures for the (2+1)-dimensional dispersive long wave system[J].Chin Phys,2006,15(1):0045.

 

可以得到两个孤立波的追碰现象,如图 5 所示,取 σ=-1,时间分别为(a)t=-20,(b)t=-10,(c)t=0,(dt=18。图(e)是对应图(a)、(c)、(d)的截面图。从图中清楚看到,一个亮暗孤子和一个暗孤子同向运动,由于亮暗孤子的速度大于暗孤子的速度,经过一定时间,后面的孤立波赶上前面的孤立波并发生相互作用,作用后两个孤立波聚合为一个暗孤子,继续向前运动。

 
  

图 5 (15)式利用(20)得到的两个孤立波随时间的演化情况;图(e)是对应图(a)、(c)、(d)的截面图

4 结论

上面构造出了BKK系统3种不同类型的孤子结构,接下来讨论两个孤子之间的相互作用。在(15)式中,如果取 χ(x,t)和(y)为如下形式:

参考文献:

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和经典粒子一样,孤子在一定条件下也会发生非弹性作用。例如在(15)式中,如果取χ(x,t)和(y)为如下形式:

[4]ZHU H P,ZHENG C L,FANG J P.Fractal and chaotic patterns of Nozhnik-NovikovVeselov system derived from a periodic wave solution[J].Phys Lett A,2006,355(12):39.

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[5]朱加民,马正义,郑春龙.(2+1)维 Broek-Kaup 方程的局域分形结构[J].物理学报,2004,53(10):3248.

Abemaciclib已获得美国FDA优先评审资格,拟申请2个适应证。(1)既往接受过化疗和内分泌治疗的HR+和HER2-的晚期转移性乳腺癌单药abemaciclib治疗;(2)abemaciclib与氟维司群联合应用于既往接受内分泌治疗出现疾病进展的HR+和HER2-的晚期转移性乳腺癌患者,其抑制CDK4和CDK6活性的IC50值分别为2 nmol/L和10 nmol/L[3]。研究显示,abemaciclib可以进入中枢神经系统,因此增加了治疗原发性或转移性脑癌的可能性[9]。

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基波-谐波双通路并行感应耦合电能传输系统的电磁耦合机构//夏晨阳,马念,陈锐,郑凯,任思源,陈俊//(17):127

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[11]ZHU J M,MA ZY.An extended Jacobian elliptic function method for the discrete mKdV lattice[J].Chinese Physics.,2005,14(1):0017.

或许每个人选择教师行业都有自己的原因和动机,有人为了一份稳定的工作,有人为了呆在校园这片净土,有人爱孩子,有人爱教育,有人擅长教育……不管是哪种原因和动机,我们都可以把自己的工作完成、把书教好。然而,很多人只满足于当一名“经师”,而忽视了“育人”的重任。不止一次听闻类似令人感到惋惜和遗憾的经历:老师的一句“她都会,你都不会?”会在学生的心里留下深深地烙印,多年过去,老师当时的语气和表情仍旧历历在目。学生自尊受到伤害,自此讨厌了这门课,讨厌学习。假如这位老师有足够的育人意识,能够考虑到学生的心理需求,结果可能就是另外一个故事。

[12]ZHU J M,MA Z Y,FANG J P.General Jacobian elliptic function ecpansion method and its applications[J].Chinese Physics,2004,13(6):0798.

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就像我的大舅早年就出去当兵了,很少回家,外婆也一直是我的母亲照顾,这样的孝道意识,我的父母很早就体会到了,也潜移默化地影响了我。

[20]MA S H,FANG J P,WU H Y.Elastic and Annihilation Solitons of the (3+1)-Dimensional Generalized Shallow Water Wave System[J].ZNaturforsch A,2013,68(5):350.

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[22]MA S H,FANG J P,ZHENG C L.The Fission,fusion and annihilation of solitons of the(2+1)-dimensional Broer-Kaup-Kupershmidt system[J].ZNaturforsch A,2014,62(1/2):8.

[23]马松华,强继业,方建平.(2+1)维Boiti-Leon-Pempinelli系统的混沌行为及孤子间的相互作用[J].物理学报,2007,56(2):0620.

 
龚莉鳗,马松华
《丽水学院学报》 2018年第02期
《丽水学院学报》2018年第02期文献

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