几类非线性发展偏微分方程守恒律的构造

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随着相关科学领域的工作者们对于非线性现象的关注与日俱增,由于其他学科领域中出现的一些新型问题与非线性演化偏微分方程(组)之间的紧密联系,数学工作者则将其作为进行进一步的研究的目标.守恒律本身作为物理学中的基础概念之一,同样为研究非线性偏微分方程的各种性质提供了有力的帮助.由于微分方程对称与守恒律之间一一对应的关系,对称成为了数学工作者构造守恒律的一个重要工具.在此基础上,数学学者们还总结提出了一系列构造非线性发展偏微分方程守恒因子,守恒向量以及相对应的守恒律的不同方法.本文主要详细研究了三种构造非线性发展偏微分方程守恒律的方法.首先是具体的描述了在引入微分方程的特征后,利用变分对称作用在微分方程守恒律形式上的变分法;其次叙述了Noether定理以及针对带有小参数ε的非线性扰动偏微分方程的部分Noether法:最后,本文重点讨论了对于不能构造拉格朗日函数或者构造过程较为复杂以至于不能利用Noether定理构造守恒律的-类非线性发展偏微分方程,这一类方程我们可以通过构造原微分方程的扩充方程组的方法构造其守恒向量以及守恒律.本文从内容上主要分为以下四部分:第一章,简单描述了论文的选题背景,研究意义以及守恒律对于非线性科学研究的重要性.第二章,具体论述了论文研究所需要的相关的定义,定理等基本理论知识.第三章,分别详细的给出了三种构造微分方程守恒律的方法以及具体计算步骤.第四章,分别利用上述方法构造了一系列非线性发展偏微分方程的守恒向量以及守恒律.首先,利用变分法构造了具体的Brusselator方程组以及一类非线性电报方程组的守恒因子以及守恒律.其次,利用部分Noether法构造了带有小参数的(2+1)维扰动的Boussi-nesq方程utt-uxx-uyy-(u2)xx-uxxxx=ε(u+ux)近似守恒向量以及近似守恒律.最后,对于不能构造Lagrangian函数的(2+1)维BBM-Burgers方程ut+ux+uy+uux+uuy-αuxx-βuxxt-αuyy-βuyyt=0通过构造其对应扩充方程组的方法获得了方程的的守恒向量,自有守恒律以及扩充守恒律.
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