Power series reversion and exact solutions of nonlinear mathematical physics equations

封面

如何引用文章

全文:

详细

Purpose. Develop a new method for finding exact solutions to equations of nonlinear mathematical physics. Methods. The partial sum of a perturbation series, written for the original nonlinear equation, is represented as a power series in powers of the exponential function, which is the solution of the linearized equation. The rational generating function of the sequence of coefficients of the power series represents the exact solution of the original equation. The method is based on the property that inverted power series for soliton-like solutions terminates at powers at least one greater than the order of the pole of the solution. Results. The effectiveness of the method is demonstrated in constructing exact localized solutions of the nonintegrable Korteweg–de Vries–Burgers equation, as well as nonlinear integrable differential-difference equations. Conclusion. The proposed method is applicable to solving integrable and non-integrable differential equations with constant coefficients, as well as integrable differential-difference equations.

作者简介

Aleksandr Zemlyanukhin

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

ORCID iD: 0000-0002-4379-8310
SPIN 代码: 1779-8183
Scopus 作者 ID: 6603169205
Researcher ID: V-1577-2018
ul. Politechnicheskaya, 77, Saratov, 410054, Russia

Nikolay Artamonov

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

SPIN 代码: 8251-2604
Scopus 作者 ID: 59209431700
ul. Politechnicheskaya, 77, Saratov, 410054, Russia

Andrej Bochkarev

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

ORCID iD: 0000-0001-9088-9234
SPIN 代码: 8127-0143
Scopus 作者 ID: 57192391330
ul. Politechnicheskaya, 77, Saratov, 410054, Russia

Vladimir Bezlyudny

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

ul. Politechnicheskaya, 77, Saratov, 410054, Russia

参考

  1. Кудряшов Н. А. Методы нелинейной математической физики. Долгопрудный: Интеллект, 2010. 368 с.
  2. Конт Р., Мюзетт М. Метод Пенлеве и его приложения. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, Регулярная и хаотическая динамика, 2011. 315 с.
  3. Полянин А. Д., Зайцев В. Ф., Журов А. И. Нелинейные уравнения математической физики и механики. Методы решения: учебник и практикум для вузов. 2-е изд., испр. и доп. Москва: Юрайт, 2025. 256 с.
  4. Yamilov R. Symmetries as integrability criteria for differential-difference equations // J. Phys. A: Math. Gen. 2006. Vol. 39. P. 541-623 doi: 10.1088/0305-4470/39/45/R01.
  5. Андрианов И., Аврейцевич Я. Методы асимптотического анализа и синтеза в нелинейной динамике и механике деформируемого твердого тела. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. 276 с.
  6. Хирота Р. Прямые методы в теории солитонов // В кн.: Солитоны. М.: Мир, 1983.С. 175-192. %1.05.
  7. Ван-Дайк М. Методы возмущений в механике жидкости. М.: Мир, 1967. 296 с.
  8. Эйлер Л. Дифференциальное исчисление. М.: ГИТТЛ, 1949. 580 с.
  9. Виноградов В. Н., Гай Е. В., Работнов Н. С. Аналитическая аппроксимация данных в ядерной и нейтронной физике. М.: Энергоатомиздат, 1987. 128 с.
  10. Бочкарев А. В., Землянухин А. И. Метод геометрического ряда построения точных решений нелинейных эволюционных уравнений // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2017. Т. 57, № 7. С. 1113-1125 doi: 10.7868/S0044466917070079.
  11. Zemlyanukhin A. I., Bochkarev A. V., Orlova A. A., Ratushny A. V. Geometric series method and exact solutions of differential-difference equations // In: Abramian A.,K., Andrianov I.,V., Gaiko V.,A. (eds) Nonlinear Dynamics of Discrete and Continuous Systems. Advanced Structured Materials. Vol. 139. Cham: Springer, 2021. P. 239-253 doi: 10.1007/978-3-030-53006-8_15.
  12. Ландо С. К. Лекции о производящих функциях: учебное пособие. М.: МЦНМО, 2007. 144 с.
  13. Сафонов K. В. Об условиях алгебраичности и рациональности суммы степенного ряда // Матем. заметки. 1987. Т. 41, № 3. С. 325-332.
  14. Yagmur T. New approach to Pell and Pell-Lucas sequences // Kyungpook Math. J. 2019. Vol. 59, no. 1. P. 23-34 doi: 10.5666/KMJ.2019.59.1.23.
  15. Абловиц М. Д., Сигур Х. Солитоны и метод обратной задачи. М.: Мир, 1987. 479 с.
  16. Накоряков В. Е., Покусаев Б. Г., Шрейбер И. Р. Волновая динамика газо- и парожидкостных сред. М.: Энергоатомиздат, 1990. 246 с.
  17. Кудряшов Н. A. Преобразования Бэклунда для уравнения в частных производных четвертого порядка с нелинейностью Бюргерса–КдФ // Докл. АН СССР. 1988. Т. 300, № 2. С. 342-345.
  18. Гарифуллин Р. Н., Ямилов Р. И. Об интегрируемости решеточных уравнений с двумя континуальными пределами // Итоги науки и техн. Соврем. мат. и ее прил. Темат. обз. 2018. Т. 152. С. 159-164.
  19. Hinch E. J. Perturbation Methods. Cambridge: Cambridge University Press, 1991. 160 p doi: 10.1017/CBO9781139172189.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».