学霸系科学家系统

第7章 齐次平衡法(3/4)

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首发:~第7章 齐次平衡法

“首先我讲解一下平衡阶数为负数的情形。”

“当m,n中存在负数时(不妨设其为负整数情形),我们可以假设m+n>0时

……

我们可以先对原方程做变换u=v(-1)将原方程化为关于v的nlpde。

这时,再利用齐次平衡方法解之。”

“下面,我用实例演算给你们看。”

【ut=(u??)????+p(u-u??)(221)

……

当c ??=1时,将导致负数解,这里略去。】

“这就是阶数为负数的平衡法,有什么问题,我们之后再议。”

他看到三人欲言又止,就说道:“下面我说一下阶数为分数的情形。”

“若平衡阶数m,n中有分数(不妨设其为正分数情形),我们可以先做变换v=au1其中1为m的最简分式的分母与n的最简分式的分母的最小公倍数,a为任意常数。

也可直接假设。

这个公式比较复杂,我直接写下来吧!”

【u(x,t)=f([m+n])φ??xφ??t/φ??????-[m+n]+[m+n]-1∑t=1f([]-tjφ(m-j)xφ(n+j-1)t/φ(m+n-[m+n]-t))+ca(311)】

写完后,他指着白板上的公式道:“其中[x]表示取x的整数部分,c0为任意常数。”

“下面我实例演示一下。”

【ut+qu??ux+pu????=0

其中p,q>0

……

得到的精确解为

u(x,t)=±√3pqk??/r(2-pk??)tanh[??k(x+2q/pk??-2t)]】

他呼出一口气,道:“好了,这就是我说的齐次平衡法,你们有什么需要问的吗?”

“请问较低导数的非线性项式怎么转变为较高导数的线性项的,然后又怎么让各阶的系数为零的。”宗老师问道。

“是将(223)代入(222),合并φ的各种偏导数同次齐次项,并令φ??xφ????的系数为零,得

……

φ(x,t)所满足的方程组(229)--(2210)是有解的。”

“那怎么得到k,w的非线性代数方程组?”杨老师问道。

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