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分数阶非线性系统的分数阶孤子动力学和谱变换:一个具体例子。 (英语) Zbl 1434.35173号

摘要:本文首次将具有非线性傅里叶变换声誉的谱变换推广到局部时间分数阶Korteweg-de-Vries(tfKdV)方程。更具体地说,与整数阶KdV方程相关的线性谱问题首先配备了局部时间分数导数。基于具有局部时间分数阶导数的谱问题,导出了具有Lax可积性的局部tfKdV方程,并通过扩展谱变换进行了求解。结果得到了具有Mittag-Lefler函数的精确解公式。最后,在无反射势的情况下,将得到的精确解简化为分数孤子解。为了更好地了解分数孤子动力学,模拟了分数阶一、二和三孤子解的动力学演化。研究表明,分数阶一、二、三孤子解的速度随分数阶的变化而变化。

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第35季度53 KdV方程(Korteweg-de-Vries方程)
35兰特 分数阶偏微分方程
26A33飞机 分数导数和积分
2008年第35页 孤子解决方案
33E12号机组 Mittag-Lefler函数及其推广
37K15型 无限维哈密顿和拉格朗日系统的逆谱和散射方法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 藤冈,J。;埃斯皮诺萨。;Rodríguez,R.,分数光孤子,《物理快报》A,374,9,1126-1134(2010)·Zbl 1236.35167号 ·doi:10.1016/j.physleta.2009.12.051
[2] 杨晓杰。;赫里斯托夫,J。;Srivastava,H.M。;Ahmad,B.,通过局部分数korteweg-de-vries方程模拟浅水表面上的分形波,抽象与应用分析,2014(2014)·Zbl 1468.76016号 ·doi:10.1155/2014/278672
[3] 加德纳,C.S。;格林,J.M。;Kruskal,医学博士。;Miura,R.M.,求解Korteweg-deVries方程的方法,《物理评论快报》,19,19,1095-1097(1967)·Zbl 1061.35520号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.19.1095
[4] Ablowitz,M.J。;Kaup,D.J。;纽厄尔,A.C。;Segur,H.,非线性问题的逆散射变换傅里叶分析,应用数学研究,53,4,249-315(1974)·Zbl 0408.35068号 ·doi:10.1137/1015113
[5] Chen,H.H。;Liu,C.S.,《非均匀介质中的孤子》,《物理评论快报》,37,11,693-697(1976)·doi:10.1103/PhysRevLett.37.693
[6] Hirota,R。;Satsuma,J.,带损耗和非均匀项的K-dV方程的N孤子解,日本物理学会杂志,41,6,2141-2142(1976)·doi:10.1143/JPSJ.41.2141
[7] Calogero,F。;Degasperis,A.,可通过逆谱变换求解的耦合非线性演化方程,以及返回的孤子:回旋翼,Lettere Al Nuovo Cimento,16,14,425-433(1976)·doi:10.1007/BF02751683
[8] 陈,W.L。;Li,K.-S.,变系数非传播孤子和非等谱Korteweg-de-Vries方程,数学物理杂志,30,11,2521-2526(1989)·Zbl 0698.35141号 ·doi:10.1063/1.528533
[9] Ablowitz,M.J。;Clarkson,P.A.,《孤子、非线性发展方程和逆散射》(1991),英国剑桥:剑桥大学出版社,英国剑桥·Zbl 0762.35001号 ·doi:10.1017/CBO9780511623998
[10] 徐,B.Z。;赵S.Q.,变系数sine-Gordon型方程的逆散射变换,应用数学——中国大学学报,9,4,331-337(1994)·Zbl 0819.35127号 ·doi:10.1007/BF02665219
[11] 曾勇。;马伟(Ma,W.)。;Lin,R.,孤子层次与自洽源的集成,数学物理杂志,41,8,5453-5489(2000)·Zbl 0968.37023号 ·doi:10.1063/1.533420
[12] Serkin,V.N。;Hasegawa,A.,非线性薛定谔方程模型的新孤子解,《物理评论快报》,85,214502-4505(2000)·doi:10.1003/PhysRevLett.85.4502
[13] Serkin,V.N。;Belyaeva,T.L.,《光孤子参数的最佳控制:第1部分》。孤子管理问题中的Lax表示,量子电子学,31,11,1007-1015(2001)·doi:10.1070/QE2001v031n11ABEH002093
[14] 宁,T.-k。;Chen,D.-y。;Zhang,D.-j.,通过逆散射变换获得非等谱AKNS族的精确解,物理A:统计力学及其应用,339,3-4,248-266(2004)·doi:10.1016/j.physa.2004.03.021
[15] Serkin,V.N。;长谷川,A。;Belyaeva,T.L.,外部势中的非自治孤子,《物理评论快报》,98,7(2007)·doi:10.1103/PhysRevLett.98.074102
[16] 郭,B。;Ling,L.,Riemann-Hilbert方法和耦合导数薛定谔方程的N孤子公式,数学物理杂志,53,7(2012)·Zbl 1276.81068号 ·doi:10.1063/1.4732464
[17] 张,S。;徐,B。;张海清,变系数KdV方程组的精确解,国际计算机数学杂志,91,7,1601-1616(2014)·Zbl 1326.35326号 ·doi:10.1080/00207160.2013.855730
[18] 张,S。;Wang,D.,可变有效非等谱Toda晶格体系及其精确解,Pramana-物理杂志,85,6,1143-1156(2015)·doi:10.1007/s12043-014-0918-z
[19] 张,S。;Gao,X.-D.,线性等谱问题的混合谱AKNS层次及其精确解,开放物理,13,1,310-322(2015)·doi:10.1515/phys-2015-0040
[20] Randoux,S。;苏雷特,P。;El,G.,使用局部周期化程序对流氓波进行逆散射变换分析,科学报告,6(2016)
[21] 张,S。;Gao,X.,与依赖指数函数的非等谱相关的广义AKNS方程的精确解和动力学,非线性科学与应用杂志,9,6,4529-4541(2016)·Zbl 1351.35163号 ·doi:10.22436/jnsa.009.06.91
[22] 张,S。;Li,J.,逆散射变换框架下广义AKNS系统的孤子解和动力学演化,Optik-国际光电子光学杂志,137,228-237(2017)·doi:10.1016/j.ijleo.2017.02.104
[23] 张,S。;Hong,S.,非等谱积分微分系统的Lax可积性和孤子解,复杂性,2017(2017)·Zbl 1377.45006号 ·数字对象标识代码:10.1155/2017/9457078
[24] 张,S。;Hong,S.,《关于介质非均匀性中的广义Ablowitz-Kaup-Newell-Segur层次:系数函数和散射数据影响的孤子解和波传播》,《随机和复杂介质中的波》,28,3,435-452(2017)·Zbl 07583366号 ·doi:10.1080/17455030.2017.1362134
[25] 张,S。;Hong,S.,变系数非等谱AKNS族的Lax可积性和精确解,国际非线性科学与数值模拟杂志,19,3-4,251-262(2018)·Zbl 1401.35279号 ·doi:10.1515/ijnsns-2016-0191
[26] 康,Z。;夏,T。;Ma,X.,通过Riemann-Hilbert方法耦合Fokas-Lennells系统的多孤子,中国物理快报,35,7(2018)·doi:10.1088/0256-307X/35/7/070201
[27] 张,S。;张海清,分数阶子方程方法及其在非线性分数阶偏微分方程中的应用,《物理快报》A,375,7,1069-1073(2011)·Zbl 1242.35217号 ·doi:10.1016/j.physleta.2011.01.029
[28] 伊利诺伊州阿斯兰。,带有时空分数导数的反应扩散布鲁塞尔振子模型的分析研究,国际非线性科学与数值模拟杂志,15,2,149-155(2014)·Zbl 1401.35172号 ·doi:10.1515/ijnsns-2013-0077
[29] 伊利诺伊州阿斯兰。,通过符号计算对一类有理型分数阶微分微分方程的分析方法,《应用科学中的数学方法》,38,1,27-36(2015)·Zbl 1323.34002号 ·doi:10.1002/mma.3047
[30] 伊利诺伊州阿斯兰。,分数阶微分方程模型精确解的符号计算,非线性分析:建模与控制,20,1132-144(2015)·Zbl 1420.34008号 ·doi:10.15388/NA.2015.1.9
[31] 王,Y。;刘,L。;张,X。;Wu,Y.,HIV感染生物过程的抽象分数半正定微分系统模型的正解,应用数学与计算,258312-324(2015)·Zbl 1338.92143号 ·doi:10.1016/j.amc.2015.01.080
[32] 杨,X。;Srivastava,H.,局部分数导数描述的分形介质中自由阻尼振动线性振子的渐近摄动解,《非线性科学与数值模拟中的通信》,29,1-3,499-504(2015)·Zbl 1510.70050 ·doi:10.1016/j.cnsns.2015.06.006
[33] 杨晓杰。;巴利亚努,D。;Srivastava,H.M.,局部分数积分变换及其应用(2015),英国伦敦:学术出版社,英国伦敦·doi:10.1016/B978-0-12-804002-7.00001-2
[34] 吴国忠。;巴利亚努,D。;邓,Z.-G。;Zeng,S.-D.,基于Riesz-Caputa差分的格子分数阶扩散方程,《物理a:统计力学及其应用》,438335-339(2015)·Zbl 1400.60130号 ·doi:10.1016/j.physa.2015.06.024
[35] 胡,Y。;He,J.,《分形时空与分数阶微积分》,《热科学》,20,3,773-777(2016)·doi:10.2298/TSCI1603773H
[36] 郭,L。;刘,L。;Wu,Y.,具有无穷点边界条件的奇异分数阶微分方程正解的存在性,非线性分析,建模与控制,21,5,635-650(2016)·Zbl 1420.34015号 ·doi:10.15388/NA.2016.5.5
[37] 张,S。;刘,M。;Zhang,L.,具有初始和边界条件的时间分数阶对流扩散方程的变量分离,《热科学》,20,3,789-792(2016)·doi:10.2298/TSCI1603789Z
[38] 刘,L.L。;张,X。;刘,L。;Wu,Y.,具有积分边界条件的奇异非线性分数阶微分方程的迭代正解,差分方程进展(2016)·兹伯利1419.34098 ·doi:10.1186/s13662-016-0876-5
[39] 朱,B。;刘,L。;Wu,Y.,一类非线性时滞分数阶反应扩散方程温和解的局部和全局存在性,《应用数学快报》,61,73-79(2016)·Zbl 1355.35196号 ·doi:10.1016/j.aml.2016.05.010
[40] 刘,H。;Meng,F.,一些新的广义Volterra-Fredholm型离散分数和不等式及其应用,不等式与应用杂志,2016,1,第213条(2016)·Zbl 1347.26045号 ·doi:10.1186/s13660-016-1152-7
[41] 伊利诺伊州阿斯兰。,与非线性传输线相关的局部分数DDE的精确解,理论物理通信,66,3,315-320(2016)·Zbl 1351.34095号 ·doi:10.1088/0253-6102/66/3/315
[42] 伊利诺伊州阿斯兰。,通过辅助方程法结合分数复变换获得分数DDE的精确解,《应用科学中的数学方法》,39,18,5619-5625(2016)·Zbl 1358.34006号 ·doi:10.1002/mma.3946
[43] 吴杰。;张,X。;刘,L。;Wu,Y.,分数阶微分湍流模型的双迭代解,边值问题(2016)·Zbl 1383.34014号 ·doi:10.1186/s13661-016-0604-9
[44] Xu,R。;Meng,F.,一些新的弱奇异积分不等式及其在分数阶微分方程中的应用,不等式与应用杂志,2016(2016)·Zbl 1337.26022号 ·doi:10.1186/s13660-016-1015-2
[45] 杨,X。;Tenreiro Machado,J.A。;巴利亚努,D。;Cattani,C.,局部分数阶Korteweg-de-Vries方程的精确行波解,混沌:非线性科学跨学科期刊,26,8(2016)·Zbl 1378.35329号 ·doi:10.1063/1.4960543
[46] 杨,X。;高,F。;Srivastava,H.,局部分数维Burgers型方程的精确行波解,计算机与数学应用,73,2,203-210(2017)·Zbl 1386.35460号 ·doi:10.1016/j.camwa.2016.11.012
[47] 杨晓杰。;Machado,J.A.,《一种新的变阶分数阶算子:在描述反常扩散中的应用》,《物理A:统计力学及其应用》,481276-283(2017)·Zbl 1495.35204号 ·doi:10.1016/j.physa.2017.04.054
[48] 王,Y。;Jiang,J.,涉及广义p-Laplacian的分数阶耦合系统正解的存在与不存在,差分方程进展(2017)·Zbl 1444.34019号 ·数字对象标识代码:10.1186/s13662-017-1385-x
[49] Zhang,K.M.,关于一些分数阶微分方程的符号变换解,边值问题,2017,59(2017)·Zbl 1360.34051号
[50] 杜,X。;Mao,A.,一类双线性分数阶薛定谔方程非平凡解的存在性和多重性,函数空间杂志,2017(2017)·兹比尔1377.35072 ·doi:10.115/2017/3793872
[51] 王,Y。;Liu,L.,共振时一类分数阶三点边值问题的正解,差分方程进展(2017)·Zbl 1422.34065号 ·doi:10.1186/s13662-016-1062-5
[52] 张,X。;刘,L。;Wu,Y。;Wiwatanapataphee,B.,反常扩散中分数对流-弥散方程的非平凡解,《应用数学快报》,66,1-8(2017)·Zbl 1364.35429号 ·doi:10.1016/j.aml.2016.10.105
[53] He,J.-H.,分形演算及其几何解释,《物理结果》,10272-276(2018)·doi:10.1016/j.rinp.2018.06.011
[54] Hirota,R.,孤子多重碰撞的korteweg-de-vries方程的精确解,《物理评论快报》,27,18,1192-1194(1971)·Zbl 1168.35423号 ·doi:10.103/PhysRevLett.271.192
[55] Wang,M.,化合物KdV-Burgers方程的精确解,《物理快报》a,213,5-6279-287(1996)·Zbl 0972.35526号 ·doi:10.1016/0375-9601(96)00103-X
[56] Fan,E.G.,《扩展tanh-function方法及其在非线性方程中的应用》,《物理学快报》A,277,4-5,212-218(2000)·Zbl 1167.35331号 ·doi:10.1016/S0375-9601(00)00725-8
[57] 严,Z。;Zhang,H.,浅水Whitham-Broer-Kaup方程的新显式孤立波解和周期波解,《物理快报》A,285,5-6,355-362(2001)·兹伯利0969.76518 ·doi:10.1016/S0375-9601(01)00376-0
[58] Fan,E.G.,非线性耦合演化系统特殊函数的行波解,《物理学快报》A,300,2-3,243-249(2002)·Zbl 0997.34007号 ·doi:10.1016/s0375-9601(02)00776-4
[59] 张,S。;Xia,T.,Konopelchenko-Dubrovsky方程的广义(F)-展开法和新的精确解,应用数学与计算,183,2,1190-1200(2006)·Zbl 1111.35318号 ·doi:10.1016/j.amc.2006.06.043
[60] He,J。;Wu,X.,非线性波动方程的表达式方法,混沌,孤子和分形,30,3,700-708(2006)·Zbl 1141.35448号 ·doi:10.1016/j.chaos.2006.03.020
[61] Aslan,I.,《非线性发展方程的多波和有理解》,《非线性科学与数值模拟国际期刊》,11,8,619-623(2010)·doi:10.1515/IJNSNS.2010.11.8.619
[62] Aslan,I.,行波解的(2+1)维Schwarzian Korteweg-de Vries方程的分析研究,应用数学与计算,217,12,6013-6017(2011)·Zbl 1210.35206号 ·doi:10.1016/j.amc.2010.12.115
[63] 王,Y。;Chen,Y.,广义(2+1)维Korteweg-de-Vries方程可积性的二元Bell多项式操作,数学分析与应用杂志,400,2,624-634(2013)·Zbl 1258.35180号
[64] Lou,S.Y.,可积系统的一致Riccati展开,应用数学研究,134,3,372-402(2015)·Zbl 1314.35145号
[65] Tian,S.F.,区间上耦合修正Korteweg-de-Vries方程的初边值问题,纯粹与应用分析通讯,17,3,923-957(2018)·Zbl 1397.35262号
[66] 赵,P。;Fan,E.,关于修正的Kadomtsev-Petviashvili层次的拟周期解,《应用数学快报》,97,27-33(2019)·Zbl 1423.35018号
[67] Yan,Z.,NLS(n,n)方程:多泵紧子及其稳定性和相互作用场景,混沌、孤子和分形,112,25-31(2019)·Zbl 1448.35486号
[68] Wazwaz,A.-M.,高阶非线性色散KdV-like方程的Compact解,应用数学与计算,147,2449-460(2004)·Zbl 1045.35071号
[69] 孔,L.-Q。;刘杰。;Jin,D.-Q.博士。;丁·D·J。;Dai,C.-Q.,具有非均匀效应的三棘\(α\)螺旋蛋白中的孤立子动力学,非线性动力学,87,1,83-92(2017)·doi:10.1007/s11071-016-3027-3
[70] 张,B。;张,X.-L。;戴春秋,基于不同形式破断孤子模型等效解的局域结构讨论,非线性动力学,87,4,2385-2393(2017)·doi:10.1007/s11071-016-3197-z
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