非线性偏微分方程的函数展开法与精确解

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求解微分方程的精确解在理论和实际中都是重要而古老的研究课题,显式解,特别是行波解可以很好地描述各种物理现象,如振动、传播波等。基于非线性方程的复杂性,至今能够求出精确解的方程很少,因此,寻求新的求解方法和拓展已有方法都是重要而有价值的工作。首先,本文对原有“Tanh-”函数法做了新的扩展,用变系数式构造解的形式,实现常系数非线性方程和变系数非线性方程求解式的统一构造,从而同一方法可获得更多方程更多形式的精确解,也便于实现计算机上统一编程处理;为获得更广泛的解,本文对辅助Riccati方程也做了相应改进,方程中构造了任意函数项,即辅助Riccati方程改进为:φ′(ξ)=φ~2(ξ)+b(ξ),b(ξ)为ξ的任意函数,使得构造形式更灵活,文中具体给出了b(ξ)=kξ~n的解的情形,应用该方法求解KdV方程,(2+1)维KD方程等非线性演化方程,获得了丰富的精确解簇。其次,基于齐次平衡方法,通过引入参数,给出了求解非线性演化方程精确解的一种变换方法,对于特定方程通过变换,可以讨论方程的多孤子解,变换求解自相似解,进一步通过引入GM(Gardner-Morikawa)变换求解非线性演化方程的截断级数解。
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