论文部分内容阅读
本文研究形如uxx=F(u,ux,ut)的非线性偏微分方程由形如{vx=ω(v)+uvt=ζ(v,u)+η(v,u)ux的可积系统所定义的Miura变换的分类问题.由于从如上可积系统中的第一个方程可解得u=vx-ω(V),代入可积系统中的第二个方程即可得到V所满足的偏微分方程,因此在分类过程中不必对v的方程附加任何限制条件.本文证明了这样的非线性偏微分方程等价于如下四类:
第一类是uxx=p(u)-p(u)ux+ut(其中p是任意非线性光滑函数),相应的可积系统为{vx=λ+v+u,vt=λ+v+u+p(u)+ux,其中λ是任意常数.此时v满足非线性偏微分方程vt=p(vx-λ-V)+vxx;
第二类是Burgers方程uxx=2uux+ut,相应的可积系统为{vx=λ+u+e-v,vt=λ2-u2+ux+(λ-u)e-v,其中λ是任意常数.此时v满足非线性偏微分方程vt=-v2x+2λvx+2vxe-v+vxx,该方程与Burgers方程等价;
第三类是uxx=p(u)-[μ-1/μ(u-p(u)/u+p(u))]ux+u2x/u+uut(其中p是任意光滑函数,μ是任意非零常数),相应的可积系统为{vx=λ+μv+u,vt=v+1/μ(λ+u+p(u)/u)+ux/u,其中λ是任意常数.此时v所满足的方程为vt=v+1/μ(vx-μv+p(vx-μv-λ)/vx-μv-λ)+vxx-μvx/vx-μv-λ;
第四类是uxx=λux+ueuux+euut(其中λ为任意常数),相应的可积系统为{vx=λ+e-v+eu,vt=ux-(u-1)(λ+e-v+eu),此时v所满足的方程为vt=vxx+e-vvx/vx-e-v-λ-[ln(vx-e-v-λ)-1]vx.作为上述Miura变换的应用,我们利用u-方程的一些特解,通过求解可积系统而生成相应v-方程的解.