Главная > Линейные и нелинейные волны (Дж. Уизем)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
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

Обычно, применяя теорию возмущений, подставляют подходящее разложение по степеням $\varepsilon$ непосредственно в дифференциальные уравнения рассматриваемой задачи, вводят цепочку уравнений для последовательных порядков, а затем предпринимают меры по обеспечению равномерности аппроксимации. Именно так Льюк [1] впервые обосновал результаты вариационного подхода. Раз-

ложение (14.39) подставляется в уравнение для $\varphi$, приводя к уравнениям, которые можно схематически записать в виде
\[
\begin{aligned}
E_{0}\left\{\Phi^{(0)}\right\} & =0, \\
E_{1}\left\{\Phi^{(1)}, \Phi^{(0)}\right\} & =F_{1}\left\{\Phi^{(0)}\right\} \quad \text { и т. д. }
\end{aligned}
\]

Нулевое уравнение для $\Phi^{(0)}$ эквивалентно уравнению (14.49). Оно решается относительно $\Phi^{(0)}$, находится дисперсионное соотношение, связывающее $v, k$ и $A$, но их зависимость от $X$ п $T$ на этом уровне не определена. Уравнение для $\Phi^{(1)}$ содержит только производные по $\theta$ от $\Phi^{(1)}$ и фактически является обыкновенным дифференциальным уравнением. Его решение включает неограниченные члены, пропорциональные $\theta$, если на $F_{1}\left\{\Phi^{(0)}\right\}$ не наложены определенные условия. Эти «вековые» члены должны быть устранены для обеспечения равномерности аппроксимации при больших $\theta$.

Соответствующее условие, наложенное на $F_{1}\left\{\Phi^{00}\right\}$, приводит к дополнительному уравнению для $v, k, A$, которое полностью. определяет решение низшего порядка. В следующих уравнения х для $\Phi^{(n)}$ появляются новые параметры и должны быть наложень новые «вековые» условия.

Априорное условие периодичности Ф эквивалентно устранению вековых членов. Поэтому последовательные приближения условия периодичности (14.43) будут проявляться как вековые устовия в более традиционной схеме. Мы видим, что, даже следуя традиционной схеме, выгодно исходить из уравнений (14.42) и (14.43). Но, поскольку уравнения (14.42) п (14.43) эквивалентны вариационному принципу (14.44), еще тучще подставить разложение непосредственно в (14.44) и использовать вариационный принцип для получения как уравнений для $\Phi^{(n)}$, так и для вековых условий. Таким образом, вариационный подход не следует рассматривать как независимый метод. Он включает обычную теорию возмущений, выделяя основные моменты и позволяя формулировать результаты в более общем виде.

Вариационный подход имеет и другие преимущества. Вариационный принцип (14.44) установлен независимо от какой-либо конкретной формы зависимости от $\varepsilon$. Более того, функция $\Theta$ также может зависеть от $\varepsilon$; мы считали, что она не зависит от $\varepsilon$, только ради простоты исходного изложения. Можно использовать разложения по степеням $\varepsilon$ для $Ф$, или для $\Theta$, или для обеих этих функций, но мы вправе выбрать и разложения другого вида. Например, в почти линейном случае можно использовать разложения по степеням амплитуды, или, что то же самое, ряд Фурье для Ф. Это и будет сделано при рассмотрении приближений высшего порядка в $\S 15.5$.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru