函数变换法求经典Fisher方程的显示解

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本文主要在孤立子理论及李群变换的指导下,运用当前求解非线性发展偏微分方程(组)的普遍方法——函数变换法的一些具体方法,配合计算软件Mathematica的运算功能,求得了经典Fisher方程的一些新的显示解。 文章共分三章。第一章是显示解研究的背景和方向介绍,包括孤立子理论、李群变换、计算机的辅助作用、显示解的类型和研究方法分类。第二章着重介绍作者研究所用到的一些函数变换法如齐次平衡法、推广的tanh函数法、复tanh函数展开法、广义幂-指函数法等,和Fisher类方程已有的一些研究成果特别是显示解的一些结果。第三章对非线性发展偏微分方程里经典Fisher方程的一个最常见形式(e)u/(e)t-γ(e)2u/(e)x2-βu(1-u)=0,(0-1)分别用函数变换法里推广的tanh函数法及其拓展、复tanh函数展开法、广义幂-指函数法结合现代数学计算软件Mathematica得到了所期望的它的一些显示解。 在第三章里,首先我们tanh函数法的原则下,选用Riccati方程的简单形式v=b+v2,(0-2)进行“扰动”,推广了以前的tanh函数法,也获得了方程(0-1)的形式复杂的tanh函数显示解。接着我们再次调整扰动的Riccati方程为vξ=k(1-v2),(0-3)同时让方程(0-1)的形式解为更复杂的u=a0+a1v+b0(d(1-v2))1/2+b1v(d(1-v2))1/2.(0-4) 从而再一次拓展了前面的推广的tanh函数法,获得了复线性显示解。运用最近提出的复tanh函数展开法,我们还获得了方程(0-1)的复tanh函数形式的显示解;受其启发我们令方程(0-1)解分别为为实tanh函数形式、复tan函数形式、实tan函数形式u2=A+Btanh(η),(0-5)u3=A+Btan(iη),(0-6)u4=A+Btan(η),(0-7)不仅获得了对称形式的显示解,还推广了复tanh函数展开法。最后我们采用广义幂-指函数法寻找到了方程(0-1)更为一般的幂-指函数形式u=B+∑3i=oaiyi/(1+y2),y=eA(ξ+ξ0)(0-8)的显示解。
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