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一类非线性系统的第一积分和精确解。 (英语) Zbl 1526.70016号

摘要:非线性非保守系统对于一般的参数选择是不可积的,并且很难直接获得第一个积分。因此,寻找新的程序来解决这些系统一直是一个有趣的话题。为了完成这项任务,本文探索了对数变换,以考虑一类可在电路系统中物理实现的二阶常微分方程的第一积分和精确解。基于变换,导出了第一积分,并在一定参数条件下得到了相应的一阶完全可积非线性微分方程。发现总可积性提供了一类精确解。此外,还讨论了五类特殊的算例,并将精确解与数值结果进行了比较,证明了该方法的正确性和有效性。

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70K25型 力学非线性问题的自由运动
78A55型 光学和电磁理论的技术应用
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参考文献:

[1] ET Whittaker,《粒子和刚体分析动力学论文》(1904),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥
[2] Vujanovic,B.,《非保守力学中的梯度法》,机械学报。,34, 167-179 (1979) ·兹比尔0429.70015 ·doi:10.1007/BF01227982
[3] Vujanovic,BD,场方法及其在振动理论中的应用,国际非线性力学杂志。,19383-396(1984年)·Zbl 0564.70027号 ·doi:10.1016/0020-7462(84)90066-0
[4] Kovacic,I.,《非完整力学中的场方法》,《力学学报》。罪。,21, 192-196 (2005) ·Zbl 1200.70009号 ·doi:10.1007/s10409-005-0018-x
[5] Hydon,PE,微分方程的对称方法(2000),纽约:剑桥大学出版社,纽约·Zbl 0951.34001号 ·doi:10.1017/CBO9780511623967
[6] WA江;Xia,LL,非物质体积的对称性和守恒量,力学学报。,229, 1773-1781 (2018) ·Zbl 1390.70047号 ·doi:10.1007/s00707-017-2076-0
[7] Zhang,Y.,非Chetaev型非完整系统时间尺度上的绝热不变量和Lie对称性,力学学报。,231, 293-303 (2020) ·Zbl 1452.70011号 ·doi:10.1007/s00707-019-02524-6
[8] 普雷尔,M。;Singer,M.,微分方程初等积分,Trans。美国数学。《社会学杂志》,279215-229(1983)·Zbl 0527.12016号 ·doi:10.1090/S0002-9947-1983-0704611-X
[9] Man,YK,微分方程自治系统的第一积分和Prelle-Singer程序,J.Phys。数学。Gen.,27,L329-32(1994)·Zbl 0830.34003号 ·doi:10.1088/0305-4470/27/10/005
[10] 曼,YK;MacCallum,MAH,《Prelle-Singer算法的理性方法》,J.Symb。计算。,11, 1-11 (1996)
[11] 穆里尔,C。;Romero,JL,常微分方程的新简化方法,IMA J.Appl。数学。,66, 111-125 (2001) ·Zbl 1065.34006号 ·doi:10.1093/imamat/66.2111
[12] 穆里尔,C。;Romero,JL,二阶微分方程的第一积分、积分因子和(λ)-对称性,J.Phys。A、 42(2009年)·Zbl 1184.34009号 ·doi:10.1088/1751-81113/42/36/365207
[13] Nucci,MC;Levi,D.,(lambda)-对称性和Jacobi最后乘数,非线性分析。雷亚尔,141092-1101(2013)·Zbl 1266.34058号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2012.09.001
[14] Mohanasubha,R。;Chandrasekar,VK公司;Senthilvelan,M.,《从二阶非线性常微分方程中的明显(λ)对称性识别可积量词的方法》,《非线性力学》。,116, 318-323 (2019) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2019.06.010
[15] 西科纳,G。;Gaeta,G.,关于(mu)-对称性的Noether定理,J.Phys。数学。理论。,40, 11899-11921 (2007) ·Zbl 1128.35102号 ·doi:10.1088/1751-8113/40/39/013
[16] Morando,P.,《李导数和(mu)对称性的变形》,J.Phys。数学。理论。,40, 11547-11559 (2007) ·Zbl 1130.34020号 ·doi:10.1088/1751-8113/40/38/007
[17] Naz,R。;Mahomed,FM;Chaudhry,A.,电流值哈密顿系统的部分哈密顿方法,Commun。非线性科学。数字。模拟。,19, 3600-3610 (2014) ·Zbl 1470.37086号 ·文件编号:10.1016/j.cnsns.2014.03.023
[18] Naz,R.,《部分哈密顿方法在力学和其他领域的应用》,国际非线性力学杂志。,86, 1-6 (2016) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2016.07.009
[19] 杜阿尔特,LGS;达莫塔,拉丁美洲和加勒比海地区;Nunez,E.,通过\(S\)-函数寻找一阶微分不变量,计算。物理。社区。,207, 542-544 (2016) ·Zbl 1375.34056号 ·doi:10.1016/j.cpc.2016.06.010
[20] Avellar,J。;卡多佐,理学硕士;杜阿尔特,LGS;da Mota,LACP,处理Darboux和Lie都觉得困难的有理二阶常微分方程:\(S\)-函数方法,Comput。物理。社区。,234, 302-314 (2019) ·Zbl 07682614号 ·doi:10.1016/j.cpc.2018.05.009
[21] Cheb-Terrab,西班牙;杜阿尔特,LGS;Da Mota,LACP,使用对称方法求解二阶常微分方程的计算机代数,计算。物理。社区。,108, 90 (1998) ·Zbl 0930.65079号 ·doi:10.1016/S0010-4655(97)00132-X
[22] Chandrasekar,VK公司;Senthilvelan,M。;Lakshmanan,M.,无力Duffing-van der Pol振荡器和相关非线性系统可积性的新方面,J.Phys。数学。Gen.,37,4527-4534(2004)·Zbl 1069.34055号 ·doi:10.1088/0305-4470/37/16/004
[23] Chandrasekar,VK;Senthilvelan,M。;Lakshmanan,M.,关于某些二阶非线性常微分方程的完全可积性和线性化,Proc。R.Soc.伦敦Ser。A、 4612060(2005)·Zbl 1186.34046号
[24] 吴,HB;Wu,RH,解二阶微分方程的Lagrange-Noether方法,Chin。物理。B、 18、3647(2009)·doi:10.1088/1674-1056/18/9/007
[25] 高,G。;Feng,Z.,Duffing-van der Pol型振子的第一积分,电子。J.差异。等于。,19, 1-12 (2010) ·Zbl 1197.34026号 ·doi:10.1155/2010/381932
[26] Z.Feng。;高,G。;Cui,J.,Duffing-van der Pol型振子系统及其第一积分,Commun。纯应用程序。分析。,10, 1377-1391 (2011) ·Zbl 1250.70014号 ·doi:10.3934/cpaa.2011.10.1377
[27] Feng,Z.,Duffing-van der Pol型振荡器系统,离散连续动态。S、 71231-1257(2014)·Zbl 1308.34004号
[28] Udwadia,有限元;Cho,H.,Duffing-van der Pol型方程的第一积分和解,J.Appl。机械。ASME,81(2014)·数字对象标识代码:10.1115/1.4024673
[29] Naz,R。;Chaudhry,A.,通过部分哈密顿方法,具有外部性的Lucas-Uzawa模型的闭式解,Comp。申请。数学。,37, 5146-5161 (2018) ·Zbl 1402.76105号 ·doi:10.1007/s40314-018-0622-6
[30] Feng,ZS,研究Burgers-Korteweg-de-Vries方程的第一种积分方法,J.Phys。数学。Gen.,35,343-349(2002)·Zbl 1040.35096号 ·doi:10.1088/0305-4470/35/2/312
[31] Feng,ZS,关于复合Burgers-KdV方程的显式精确解,Phys。莱特。A、 29357-66(2002)·Zbl 0984.35138号 ·doi:10.1016/S0375-9601(01)00825-8
[32] Raslan,KR,解一些重要非线性偏微分方程的第一积分方法,非线性动力学。,53, 281-286 (2008) ·Zbl 1176.35149号 ·doi:10.1007/s11071-007-9262-x
[33] Taghizadeh,N。;米尔扎扎德,M。;Farahrooz,F.,非线性薛定谔方程的第一积分法精确解,J.Math。分析。应用。,374, 549-553 (2011) ·Zbl 1202.35308号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2010.08.050
[34] 埃斯拉米,M。;Mirzazadeh,M.,寻找各种Boussinesq类方程精确解的第一种积分方法,海洋工程,83,133-137(2014)·doi:10.1016/j.oceaneng.2014.02.026
[35] Ghosh,A。;Maitra,S.,第一积分方法和一些非线性模型,应用。计算。数学。烘焙。,40, 79 (2021) ·Zbl 1476.35079号 ·doi:10.1007/s40314-021-01470-1
[36] 上田,Y。;Akamatsu,N.,《强迫负阻振荡器中的混沌跃迁现象》,IEEE T.电路系统。,28, 217 (1981) ·doi:10.1109/TCS.11981.1084975号文件
[37] Bi,Q.,两个耦合参数激励范德波尔振荡器的动力学分析,国际非线性机械杂志。,39, 33-54 (2004) ·Zbl 1225.34049号 ·doi:10.1016/S0020-7462(02)00126-9
[38] 安大略省Njah;UE Vincent,使用主动控制实现单井和双井Duffing-Van der Pol振荡器之间的混沌同步,混沌孤子分形。,37, 1356-1361 (2008) ·Zbl 1142.93350号 ·doi:10.1016/j.chaos.2006.10.038
[39] 钱,YH;张伟。;林,BW;Lai,SK,用扩展同伦分析方法分析二自由度耦合van der Pol-Duffing振子的近似周期解,机械学报。,219,1-14(2011年)·Zbl 1241.70036号 ·doi:10.1007/s00707-010-0433-3
[40] 钱,YH;段,CM;陈,SM;Chen,SP,利用扩展同伦分析方法研究具有三次耦合项的二自由度强非线性van der Pol振子的渐近分析解,Acta Mech。,223, 237-255 (2012) ·Zbl 1352.65218号 ·doi:10.1007/s00707-011-0554-3
[41] Xu,Y。;郭,R。;贾,WT;Li,JJ,一类含有组合高斯噪声的单自由度系统的随机平均,力学学报。,225, 2611-2620 (2014) ·Zbl 1302.60096号 ·doi:10.1007/s00707-013-1040-x
[42] 罗,ACJ;Lakeh,AB,周期受迫van der Pol-Duffing振荡器中的周期m运动和分叉树,国际J·Dyn。控制,2474-493(2014)·doi:10.1007/s40435-014-0058-9
[43] Yu,Y。;赵,M。;Zhang,ZD,具有缓慢变化外力的范德波尔阻尼振荡器中的新型爆破模式,Mech。系统。信号处理。,93, 164-174 (2017) ·doi:10.1016/j.ymssp.2017.01.044
[44] 维格斯,V。;雷奇,PC,《关于对称和非对称范德波尔阻尼振荡器》,《欧洲物理学》。J.B,91,144(2018)·doi:10.1140/epjb/e2018-90295-1
[45] Ma,西电;Bi、QS;Wang,LF,具有两个外部周期激励的立方五次Duffing-van der Pol系统的复杂破裂动力学,麦加尼卡,571747-1766(2022)·兹比尔1527.70023 ·doi:10.1007/s11012-022-01544-2
[46] 陈,HB;Jin,J。;王,ZX;张,BD,不确定度范德波尔阻尼振荡器,Qual。西奥。动态。系统。,21, 98 (2022) ·兹比尔1504.34089 ·doi:10.1007/s12346-022-00631-9
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