Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике I. Рассмотрим уравнение Ланса в әрмитовым оператором $\mathrm{L}$ вида где $v(t, x, y, z)$ – неизвестная комплекснозначная функция, $p_{1}, p_{2}$ – вещественные постоянные. Оператор А выберем косоэрмитовым следующего вида: где оператор $A_{1}$ содержит дифференциальный оператор $\partial_{y}$ : а оператор $\mathrm{A}_{2}$ содержит дифференциальный оператор $\partial_{z}$ : Здесь $\alpha_{1}, \alpha_{2}$ – вещественные постоянные (но их можно считать также и произвольными вещественными функциями переменных $t, y, z)$. Функции $w_{i}, a_{i}$ от четырех переменных $t, x, y, z$ выражаются через функцию $v(t, x, y, z)$ в силу уравнения Лакса (1.1) следующими формулами: В силу соотношений (1.6) уравнение Лакса (1.1)(1.5) эквивалентно следующему трехмерному уравнению: где $\beta=2 /\left(p_{1} p_{2}\right)$. К уравнению (1.7) ввиду структуры операторов $\mathrm{A}_{1}$ (1.4) и $\mathrm{A}_{2}$ (1.5) применима основная лемма (гл. II), согласно которой соб́ственные числа $f(t, y, z)$ оператора $\mathrm{L}$ (1.2) в силу уравнения (1.7) удовлетворяют квазилинейному уравненио где $p=\left(p_{1}-p_{2}\right) /\left(p_{1} p_{2}\right)$. В силу уравнения (1.8) при изменении времени происходит опрокидывание графиков собственных чисел $f(t, y, z)$. переходит в уравнение Уравнение (1.10) является линейной комбинацией нелинейного уравнения Шрёдингера $\left(\alpha_{2}=0\right)$ п второго уравнения из его иерархии ( $\left.\alpha_{1}=0\right)$. Уравнение (1.10) при $\alpha_{1}=0$ можно рассматривать так же, как интегрируемую комплексификацию уравнения МКдФ, поскольку для вещественных функций $u(t, r)$ это уравнение ( $\alpha_{1}=$ $=0$ ) переходит в МКдФ. Действительно, в силу уравнения (1.7) находим Правая часть в полученном выражении является полной дивергенцией. Поэтому если $|v(t, x, y, z)| \rightarrow 0$ достаточно быстро при $|x|,|y|,|z| \rightarrow \infty$, то нз равенства следует сохранение интеграла (111). где $u(x, y, z)$ и $E(t)$ – вещественные функции, сводится к двум уравнениям Разделим равенства (1.14) на $u$ и продифференцируем по $x$, получим уравнения Покажем, что уравнения (1.15) имеют решения вида где $k_{1}, k_{2}$ – произвольные постоянные, а функция $\varphi(x, r)$ удовлетворяет уравнению Клейна – Гордона причем функция $f(\varphi)$ является некоторым решөнием линейного уравнения Равенства (1.17), (1.18) определяют различные интегрируемые случаи уравнения Клейна – Гордона (см. § 1 гл. III). Действительно, уравнения (1.15) после замены (1.16) сводятся к одному соотношению которое в силу равенства (1.17) эквивалентно уравнению (1.18), а оно предполагается выполненным. Уравнения (1.14) также имеют решения (1.16) (1.18) в силу произвола вида $F(t, y, z)$ в выборе аддитивных постоянных в первообразных $\partial_{x}^{-1}\left(u u_{y}\right), \partial_{x}^{-1}\left(u u_{z}\right)$. Окончательно получаем, что уравнение (1.7) имеет точные решения вида где функция $\varphi(x, r)$ удовлетворяет любому интегрируемому уравнению Клейна – Гордона (1.17) – (1.18), а вещественная функция $E(t)$ произвольна. – V. Укажем простейшие точные решения уравнения (1.7), имеющие вид где $a(\zeta)$ – вещественная фунгция переменной $\zeta$. Уравнение (1.7) после подстановки (1.20) сводится к одному дифференциальному уравнепию где $c_{1}, c_{2}$ – произвольные постоянные, и двум соотношениям для коэффициентов $k_{i}, m_{j}$ : При $\alpha_{2}=0$ остается только первое соотношение при этом $c_{2}=0$. и поэтому обладает интегралом энергии Следовательно, функция $a(\zeta)$ находится путем обращения интеграла Из вида интеграла энергии (1.23) следует, что все решения (1.24) при $\beta>0$ являются периодическими, кроме сепаратрисных решений, которые реализуются при $E=0$. При $\beta>0, c_{1}>0, c_{2}=E=0$ решение уравнения (1.23) имеет вид Этому решению соответствует точное, быстро убывающее при $|\zeta| \rightarrow \infty$ решение $(1.20),(1.22)$ трехмерного уравнения (1.7).
|
1 |
Оглавление
|