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(3+1)维KdV—Zakharov—Kuznetsev方程新的精确解

时间:2022-11-17 13:20:04 来源:网友投稿

摘 要:很多非线性发展方程都存在孤立子解,为此发展出了很多求解方法,如:反散射法,Darboux变换法,B?覿cklund变换法,双曲函数法等。本文结合齐次平衡法原理并利用G"/G方法,讨论了(3+1)维KdV-Zakharov-Kuznetsev方程新的精确解.

关键词:G"/G方法,齐次平衡法,KdV-Zakharov-Kuznetsev方程,精确解

中图分类号:O4

1 前言

在非线性偏微分方程的研究领域中,寻求方程的精确解一直是一个热点问题.最近几十年来,许多学者发现了一系列求解非线性偏微分方程的方法,如齐次平衡法[1]、函数展开法[2]、混合指数法[3]、辅助方程法[4]、形变映射法[5]等。

本文将在符号计算[6]的帮助下,利用G"/G方法[7]求解如下(3+1)维KdV-Zakharov-Kuznetsev方程:

(1)

它描述了在等离子体中孤子和非线性波动力学和超流体。

2 方法

G"/G方法的主要步骤如下:

步骤(1)、考虑非线性偏微分方程:

(2)

3 G"/G方法的应用

下面应用G"/G方法求解(3+1)维KdV-Zakharov-Kuznetsev方程(1),按照G"/G方法步骤(2),将式(3)代入式(1)得到n=2,即方程(1)的解可以表示为:

(5)

把(4)-(5)式代入(1)式,可将方程(1)的左边化为G"/G的多项式,令G"/G的各次幂项的系数为零,得到如下方程组:

求解上述方程组,可得以下解:

(10)

下面分情况讨论方程(1)的解:

4 结论

列出了G"/G方法的主要步骤,并利用G"/G方法获得了(3+1)KdV-Zakharov-Kuznetsev方程的双曲函数通解和三角函数通解,从求解的过程可以看出,G"/G方法在求解非线性微分方程精确解时具有直接、简洁的特点,此法也可以推广到求更为复杂的非线性微分方程的其他精确解。

参考文献

[1] 范恩贵,张鸿庆.齐次平衡法若干新的应用,数学物理学报,1999,19(3): 286-292.

[2] 李德生,张鸿庆.改进的tanh函数方法与广义变系数KdV和MKdV方程新的精确解.物理学报,2003,52(7): 1569-1573.

[3] 徐桂琼,李志斌.构造非线性发展方程孤波解的混合指数方法.物理学报,2002,51(5): 946-950.

[4] 智红燕,陈勇,张鸿庆.广义射影Riccati方程方法与(2+l) 维色散长波方程新的精确行波解.数学物理学报,2005,25A(7): 956-964.

[5] 何宝钢,徐昌智,张解放.扩展的形变映射方法和(2+1)维破裂孤子方程的新解.物理学报,2006,55(2): 511-516.

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