Применение метода линейных определяющих уравнений и преобразований Эйлера-Дарбу для интегрирования уравнений в частных производных
Несмотря на развитие современной вычислительной техники построение точ-
ных решений по-прежнему остается важной и актуальной задачей. Эти решения
позволяют глубже понять качественные особенности описываемых процессов и
явлений, свойства математических моделей, а также могут быть использованы в
качестве тестовых примеров для асимптотических, приближенных и численных
методов.
Данная работа посвящена применению методов интегрирования линейных
и нелинейных уравнений в частных производных. Рассматриваются уравнение
нелинейной теплопроводности с источником, линейное уравнения второго по-
рядка, описывающее стохастические процессы – уравнение Фоккера-Планка, а
так же уравнение Шредингера и уравнение Клейна-Гордона-Фока.
Групповой анализ дифференциальных уравнений, открытый С. Ли в конце
XIX века, является методом нахождения точных решений, основанном на ин-
вариантности уравнений относительно непрерывных групп преобразований. В
настоящее время ему посвящена обширная литература. Назовем классические
монографии Л.В. Овсянникова, Н.Г. Чеботарева, Л.П. Эйзенхарта. Идея, при-
надлежащая С. Ли – переход к инфинитезимальному оператору – позволяет по-
строить регулярный замкнутый алгоритм поиска группы, допускаемой диффе-
ренциальным уравнением. Это позволило добиться впечатляющих результатов
в поиске точных решений дифференциальных уравнений. Вместе с тем, эффек-
тивность метода оказалась ограничена и актуальным стал поиск иных подходов
к симметрийному анализу уравнений. Среди развиваемых подходов следует упо-
мянуть теорию высших симметрий (в литературе используются также термины
“обобщенные симметрии” [13], преобразования Ли-Беклунда [20]), неклассиче-
ский метод исследования симметрийных редукций Блумана и Коула.
Основная идея неклассического метода [36] состоит в том, что уравнение с
частными производными E
В заключении еще раз сформулируем все основные результаты, полученные
в диссертации.
1. Для одномерного уравнения нелинейной теплопроводности с источником с
помощью линейных определяющих уравнений найдены инвариантные многооб-
разия второго и третьего порядков. Даны различные примеры точных решений,
полученных с использованием найденных инвариантных многообразий. В част-
ности, используя инвариантное многообразие третьего порядка построено новое
частное решение уравнения теплопроводности, выражающееся через функции
Вейерштрасса.
2. Для одномерного уравнения Фоккера-Планка в представлении Ито постро-
ены прямое и противоположное преобразования Эйлера-Дарбу, преобразова-
ние Эйлера-Дарбу порядка k. Рассмотрено обобщение метода преобразования
Эйлера-Дарбу на многомерные уравнения частного вида, у которых коэффици-
енты диффузии и сноса зависят от одной переменной, по которой производится
дифференцирование. С помощью преобразования Эйлера-Дарбу для двух ко-
эффициентов сноса построены точные решения, удовлетворяющие заданным
краевым условиям, являющиеся одновременно фундаментальными решениями
задачи Коши.
3. Введено преобразование Эйлера-Дарбу для неоднородных дифференци-
альных уравнений с правой частью в виде обобщенной функции. В качестве при-
мера построены фундаментальные решения уравнений Клейна-Гордона-Фока и
Шредингера с переменными коэффициентами, описывающих частицу во внеш-
нем скалярном поле.
[1] Применение теоретико-групповых методов в гидродинамике / В.К. Андреев
[и др.]. – Новосибирск: ВО Наука, 1994. – 319 с.
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (1033 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.6 (92 отзыва)
4.2 (6 отзывов)
