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(2+1)维KdV系统的非局域对称和多孤子解

更新时间:2009-03-28

0 引言

(2+1)维KdV系统:

 

式中 x,y,t分别是空间和时间坐标,α,β 是两个任意常数。u(x,y,t)是振幅或波的演化。Peng[1]首次采用 Lax对生成技术构建了(2+1)维KdV系统(1),并运用奇性流形方法得到系统(1)的精确解和B cklund变换。系统(1)包含了几个著名的物理方程,若 α≠0,β=0,则(1)式变成(1+1)维 KdV方程;若 α=0,β≠0,系统(1)约化为 Boiti-Leon-Pempinelli方程[2]或 Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff(CBS)方程[3-4]。Wang[5-7]等研究了系统(1)的双线性的性质。Wazwaz[8]得到系统(1)的多孤子解并指出系统(1)不存在共振现象。文献[9-10]中系统(1)的Painlevé可积性和CRE可解性得到了验证。

本文研究一个有趣又重要的问题,(2+1)维KdV系统能否从李点对称定理获得多次B cklund变换?

1 (2+1)维KdV系统的非局域对称和有限变换定理

将 uy=vx代入(1)则有

 

(2)式的Lax对为:

 

式中λ为任意常数。

分别于正试验第1 d和第65 d以重复为单位对育肥猪进行空腹称质量,为试验初、末重,每天准确记录每重复育肥猪采食量,计算各重复育肥猪平均日采食量、平均日增重和料重比。

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(4)式表示在变换 u→u+εσu,v→v+εσv下,(2)式在形式上是不变的。利用(3)式不难证明系统(2)的对称为

 

显然,(5)式为系统(2)的非局域对称。为了将这一非局域对称局域到李点对称,引入变量f≡f(x,y,t),g≡g(x,y,t),h≡h(x,y,t),p≡p(x,y,t),q≡q(x,y,t),将原始系统(2)延拓到一个延长系统。这一延长系统由(2),(3)和

(19),(20)代入(13)得到

 

且设

 

容易证明由(4)和(7)组成的线性化方程组有下列解:

可以证明式(14)是延长系统(13)的线性化方程的一个解。

 

(16)式中 Δ,Γi,Δi表示为以下行列式

 

(9)式具有M bious变换不变性,(8)式中的σf=-是M bious变换的无穷小的形式。

解(8)式的初值问题:

 

得到下列有限变换定理1:

定理1 如果 {u,v,f,g,h,p,q }是延长系统(2),(3),(6)的一个解,则

 

式中ε为群参数。

2 (2+1)维KdV系统的多次有限变换定理

由于谱参数的任意性,可以得到系统(2)的无限个非局域对称:

 

式中ii=1,2,…,n)是满足Lax对(3)的谱函数(当 λ=λi时),ci为任意常数。因而再次引进延长系统:

 
 

对i=1,2,…,n,则非局域对称(12)变成局域的李点对称:

 

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考虑(14)的初值问题

(4)Q=q′∪QualityTable∪QualityPage∪QualityItem,其中:QualityTable表示质量表节点的集合,QualityPage表示质量表页的集合,QualityItem表示质量项的集合。质量表由一个或多个质量表页组成,质量表页上记载一个或多个质量项。

 
 

虽然解(15)式的初值问题比较困难,但不难验证最终结果可以表示成多次变换有限定理2。定理2 如果 {u,vi,fi,gi,hi,pi,qi,i=1,2,…,n }是延长系统(13)的一个解,则有

U(ε)=u+2(lnΔ)xx, V(ε)=v+2(lnΔ)xy

 

因此,非局域对称(5)变成由(2),(3)和(6)组成的延长系统的局域的李点对称。这里需要指出的一个重要事实是引入的变量f恰好满足系统(2)的Schwartzian形式:

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系统(2)的对称 {σu , σv }定义为其线性化方程的解:

 
 

因为有限变换定理2等价于第二类Darboux变换,因此从定理2能获得多孤子解。假设(2)式的平凡解为:

 

组成。(3)和(6)的线性化方程为

 

把(19),(20)代入(3)得到

 

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将(22),(23)代入定理 2,就可以得到系统(2)的多孤子解。对 n=2,行列式(17)的值为:

 

双孤子解为 u=2(lnΔ)xx, v=2(lnΔ)xy

3 结论

由已知的Lax对,得到用谱函数表示的(2+1)维KdV系统的非局域对称。非局域对称不能用来求解系统的精确解。通过引入合适的变量,使原始系统拓展到一个延长系统。在这一延长系统中,非局域对称就能局域到李点对称,从而获得系统的有限变换和多孤子解。利用Lax对得到系统的非局域对称,在非线性物理系统中求解相互作用解和多孤子解,有着广泛的应用。

2.1.7 锌。2012年全市叶片锌平均含量为32.49 mg/kg(表1),说明锌的含量在较适中的范围。锌在苹果营养生长和生殖生长中起到调节激素的作用,同时对花粉管生长起到重要作用,锌也能影响果树的抗冻性和花对霜冻的抵抗力。磷/锌比值应该是100或更低,高 pH、高磷酸盐、高有机质和低温均降低土壤锌的有效性。在缺乏时,叶片喷施螯合态锌最有效 。

参考文献:

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这种近似分解了5n状态空间,其中n为同时发生的地震的数目。这就有效地减少了计算量。然而,由于所有质点包含的仅仅是整个参数空间的一小部分,因此它只是较优的方法。

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大型钢筋混凝土圆形直筒结构经济型木模板施工技术…………………………………………… 颜志宏,陈宏波(12-220)

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钟子曼,韩豪彬,费金喜
《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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