库普-库珀施密特方程

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:22:42 #偏微分方程,孤立子

库普-库珀施密特方程(Kaup-Kupershmidt Equation)是一个非线性偏微分方程:


4 u ( x , t ) x 4 + u ( x , t ) x + 45 ( u ( x , t ) x u ( x , t ) 2 ( 75 / 2 ) 2 u ( x , t ) x 2 u ( x , t ) x 15 u ( x , t ) 3 u ( x , t ) x 3 {\displaystyle {\frac {\partial ^{4}u(x,t)}{\partial x^{4}}}+{\frac {\partial u(x,t)}{\partial x}}+45({\frac {\partial u(x,t)}{\partial x}}*u(x,t)^{2}-(75/2)*{\frac {\partial ^{2}u(x,t)}{\partial x^{2}}}*{\frac {\partial u(x,t)}{\partial x}}-15*u(x,t)*{\frac {\partial ^{3}u(x,t)}{\partial x^{3}}}}

利用Maple软件包TWSolution,随所选定展开函数不同,可得多种行波解

g := u ( x , t ) = ( 2 / 3 ) ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(2/3)*(-(1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))^{2}+(-(1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))^{2}*tanh(_{C}1+(-(1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 2 / 3 ) ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(2/3)*(-(1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))^{2}+(-(1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))^{2}*tanh(_{C}1+(-(1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 2 / 3 ) ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(2/3)*((1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))^{2}+((1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))^{2}*tanh(_{C}1+((1/2)*sqrt(2)-(1/2*I)*sqrt(2))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 2 / 3 ) ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 ) + ( 1 / 2 I ) s q r t ( 2 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(2/3)*((1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))^{2}+((1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))^{2}*tanh(_{C}1+((1/2)*sqrt(2)+(1/2*I)*sqrt(2))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 4 / 3 ) ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 + 2 ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 44 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 44 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(4/3)*(-(1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}+2*(-(1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}*tanh(_{C}1+(-(1/44)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/44*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 4 / 3 ) ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 + 2 ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 44 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 44 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(4/3)*(-(1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}+2*(-(1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}*tanh(_{C}1+(-(1/44)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/44*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 4 / 3 ) ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 + 2 ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 44 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ( 1 / 44 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(4/3)*((1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}+2*((1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}*tanh(_{C}1+((1/44)*sqrt(2)*11^{(}3/4)-(1/44*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))*x+_{C}3*t)^{2}}} g := u ( x , t ) = ( 4 / 3 ) ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 + 2 ( ( 1 / 22 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 22 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) 2 t a n h ( C 1 + ( ( 1 / 44 ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) + ( 1 / 44 I ) s q r t ( 2 ) 11 ( 3 / 4 ) ) x + C 3 t ) 2 {\displaystyle g:={u(x,t)=-(4/3)*((1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}+2*((1/22)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/22*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))^{2}*tanh(_{C}1+((1/44)*sqrt(2)*11^{(}3/4)+(1/44*I)*sqrt(2)*11^{(}3/4))*x+_{C}3*t)^{2}}}

Kaup Kupershmidt eq tanh method animation2

Kaup Kupershmidt eq tanh method animation7

Kaup Kupershmidt eq tanh method animation8

g := u ( x , t ) = ( 1 / 2 ) C 3 2 ( 1 / 6 ) s q r t ( 3 C 3 4 4 ) + ( ( 1 / 2 ) C 3 2 + ( 1 / 2 ) s q r t ( 3 C 3 4 4 ) ) J a c o b i S N ( C 2 + C 3 x + C 4 t , ( 1 / 2 ) s q r t ( 2 C 3

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