Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Землянухин А. И., Артамонов Н. А., Бочкарёв А. В., Безлюдный В. И. Обращение степенных рядов и точные решения уравнений нелинейной математической физики // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 6. С. 929-942. DOI: 10.18500/0869-6632-003180, EDN: XEHQXM

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.182, 517.912, 517.929
EDN: 

Обращение степенных рядов и точные решения уравнений нелинейной математической физики

Авторы: 
Землянухин Александр Исаевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Артамонов Николай Александрович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Бочкарёв Андрей Владимирович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Безлюдный Владимир Ильич , Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Аннотация: 

Цель. Разработка нового метода нахождения точных решений уравнений нелинейной математической физики. Методы. Частичная сумма ряда метода возмущений, записанная для исходного нелинейного уравнения, представляется в форме степенного ряда по степеням экспоненциальной функции, являющейся решением линеаризованного уравнения. Рациональная производящая функция последовательности коэффициентов степенного ряда представляет собой точное решение исходного уравнения.

Метод основан на использовании свойства, состоящего в том, что обращенные степенные ряды для солитоноподобных решений обрываются, начиная со степени, не менее чем на единицу превосходящей порядок полюса решения.

Результаты. Эффективность метода продемонстрирована при построении точных локализованных решений неинтегрируемого уравнения Кортевега–де Вриза–Бюргерса, а также нелинейных интегрируемых дифференциально-разностных уравнений.

Заключение. Предложенный метод применим для решения интегрируемых и неинтегрируемых дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, а также интегрируемых дифференциально-разностных уравнений.
 

Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-29-00071).
Список источников: 
  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.

 

 

Поступила в редакцию: 
22.04.2025
Принята к публикации: 
22.05.2025
Опубликована онлайн: 
19.06.2025
Опубликована: 
28.11.2025