正则长波方程的精确行波解

利用行波变换将正则长波方程转化为常微分方程,通过积分把常微分方程约化为初等积分的形式,然后应用多项式完全判别系统法给出正则长波方程的精确行波解。     

常微分方程光滑性解的求取过程改进分析

为了优化常微分方程光滑性解的求取过程,提出一种拉普拉斯变换以及小波匹配的常微分方程光滑性解求取方法,采用拉普拉斯变换方法将常微分方程(组)转换成复变数的代数方程(组),通过一些代数运算和拉普拉斯变换表,获取常微分方程的初始光滑性解,将任意函数展开成小波基函数,通过快速离散小波转换技术,塑造常微分方程的近似光滑性解,在运算过程中,在小波展开层次以及自变量区间,使用多层自适应以及多区间自适应方法,对长时间问题进行分段求解,保证在每个时间段上达到所要求的数值精度,提高光滑性解求解的效率和精度。数值实验结果说明,所提方法求解常微分方程光滑解的精度以及长时间性态都优于传统的时间推进方法。     

用第一积分法研究二维KdV-Burgers型方程的精确解

求解非线性偏微分方程的方法很多不同的方法用于不同的方程其有效性也各不相同．第一积分法是把非线性偏微分方程转换为常微分方程，应用交换挟代数理论中的Hibert-Nullstensatz定理，以及整除定理，根据待定系数法来获得非线性偏微分方程精确解的一种很好的方法。本文利用第一积分法具体讨论了二维KdV-Burgers型方程更具一般形式的精确解。     

Cauchy核中多复变微分方程自回归线性解初值问题

研究Cauchy核中多复变微分方程自回归线性解初值问题,为物理控制和生物医学演化等数学模型的构建提供数学基础。特别在高温冷却下的温度场有限元分析控制中具有重要的控制应用价值,采用非线性微分方程解分析的方法,通过对方程的多个逼近特征解进行分析,提取出所有解的特征,从而求解稳定解,此方法在多解相关性强的情况下具有较好的效果。在两个状态时滞向量的Cauchy核中求解多复变微分方程泛函,得到自回归线性解初值的最小正特征带状的连接权,根据Cauchy核中多复变微分方程泛函,得到Cauchy核最优解和Cauchy核最优边界,通过证明得到Cauchy核中多复变微分方程的自回归线性初值是连续收敛和渐进稳定的,且在闭环控制性能曲面上至少有一个稳定解。分析结果有利于提高高温冷却下的温度场有限元分析控制性能。     

偏微分方程平衡解的稳定性分析

偏微分方程的平衡解稳定性分析在线性系统控制性能方面具有较好的应用性。通过研究偏微分方程的初值和稳定性问题,基于非线性动力系统在Cauchy核中的时滞性,进行偏微分方程的自适应李雅普诺夫指数泛函,对方程进行初值的二阶泰勒级数展开,采用共轭梯度法对偏微分方程求解平衡解,对平衡解进行边界条件分析,通过求解平衡解边界值,进行偏微分方程的平衡解稳定性证明。数学理论推导得出,该类偏微分方程的平衡解渐进稳定的,结论为稳定性控制提供理论基础。     

线性边界条件热传导方程求解

热传导方程是工程中很重要的偏微分方程,工程上利用它描述某个区域内的温度如何随时间变化,这种方程常被称作扩散方程。研究热传导方程的解具有很重要的意义。本文主要介绍解一维线性初边值热方程的分离变量法及其pdepe数值解法。结合实例讲述了如何用pdepe函数编程求解热传导方程。     

线性边界条件热传导方程求解

热传导方程是工程中很重要的偏微分方程,工程上利用它描述某个区域内的温度如何随时间变化,这种方程常被称作扩散方程。研究热传导方程的解具有很重要的意义。本文主要介绍解一维线性初边值热方程的分离变量法及其pdepe数值解法。结合实例讲述了如何用pdepe函数编程求解热传导方程。     

弦振动的可视化研究

以经典的物理问题"弦振动"为模型,对弦的振动方程进行求解,得到了弦振动的位移表达式,并对不同初始条件下弦的振动规律作了理论分析,最后利用MATLAB软件对其振动模态进行可视化,可视化结果清晰地表明了弦的振动规律。     

含可积系统的变系数(2+1)维破裂孤立子方程的拟周期解计算研究

为了能够使相关事物间的关系更加明确地表现出来,文中以含可积系统的变系数(2+1)维破裂孤立子方程为研究对象,对该方程进行拟周期解计算。首先,运用多指数法借助指数函数的线性微分关系,将非线性演化方程的求解问题转换为非线性代数方程组的求解问题,通过求解计算非线性代数方程组获取结果,将计算结果代回到原来变量方程中,形成新的非线性方程;然后,将利用多指数法构造完成的孤立子方程与Riemann函数法相结合,并产生拟周期波解的计算方法,通过引入Riemann函数表示线性微分方程再经过B?cklund变换,得到变系数(2+1)维孤立子演化方程的双拟周期波解。仿真实验证明,运用文中方法对含可积系统的变系数(2+1)维破裂孤立子方程有效地完成了拟周期解计算。     

步进拟合法求解一阶常微分方程连续解

在一阶常微分方程中,并不是所有的此类方程均能求解得出其解的具体表述。针对这一问题,采用步进法和拟合法相结合的方法来破解该问题。具体实现中,以步进法得到最佳匹配数值解,再将该解进行拟合从而得到满足连续可微分条件的连续解,从而解决了此问题。     

用分离变量法求解无限长弦振动定解问题

通过把初始条件展成傅里叶级数,写出偏微分方程的形式解,再根据边界条件和初始条件把未知变量解出来。对于无界域的弦振动方程,利用三角函数积化和差公式可得达朗贝尔公式。     

Cauchy型奇异非线性方程的高精度数值解法研究

为获得Cauchy型奇异非线性方程的高精度数值解,提出利用数值逼近函数的方法来进行有效求解。首先,对Cauchy型含有复变量的非线性方程实现Cauchy奇异积分方程转换,利用方程式中具有特征算式的相关算子当作正则化算式,对奇异积分非线性方程实行正则化操作,从而消除Cauchy核奇异性;然后数值逼近非线性方程并利用Chebyshev多项式完成函数逼近,基于特定阶值奇异积分数值法定义Cauchy型奇异积分转换定理,最终通过定理的运用及固定阶值获得关于求解Cauchy奇异积分数值的公式,则完成非线性方程的高精度数值求解计算过程。仿真实验证明,文中提出的数值逼近函数法能够有效完成对Cauchy型奇异非线性方程的求解。     

动力学问题的解题分析

动力学方程比较多,有质点运动微分方程,有刚体绕定轴转动微分方程。还有动力学普遍定理和动静法等。因而动力学问题解题方法比较多样、灵活,对研究对象是一个质点(或作平动的刚体)就直接运用质点运动微分方程。若研究对象是一个绕固定轴转动的刚体常直接运用刚体绕定轴转动微分方程。若研究对象不止一个刚体,且各自运动不相同,通常需要运用动力学普遍定理或动静法求解。一个质点系的动力学问题需要用哪个定理来求解,这要根据题目具体分析。有的问题只能用一个定理来求解,有的问题可以独立地用不同的定理和方法来求解(一题多解〕有的则需要综合利用几个定理来求解。究竟如何选取用,下面结合举例概略说明。 (一)动量定理和质心运动定理建立的是系统动量对时间的导数与外力的关系和质心加速度与外力的关系。所以可利     

一类二阶常系数非齐次线性微分方程初值问题的若干种解法

针对一类二阶常系数非齐次线性微分方程的初值问题,分别应用参数变易法,齐次化方法和拉普拉斯变换法三种方法进行求解,增加了该类方程的求解方法。     

非线性波动微分方程的变量分离及精确解分析

以非线性波动微分方程作为研究对象,运用李群分支算法对其进行变量分离及精确解分析。首先,利用不变子空间法通过线性常微分方程存在解的子空间中构建适合非线性波动微分方程和方程组的不变子空间,将子空间应用至方程算子中并进行降价和化简处理,推导出不变子空间的未知函数,从而得到等价转换的简化方程;其次,采用李群分支法将扩散方程的解空间分划为多个小轨道,选取相应无线维对称群的分支,每个解空间由自同构系统决定,获取方程解需选择对称群并由其构造新方程,再将符号不变量运用至方程组中,使它成为初始给定方程的求解条件,进而实现非线性波动微分方程的变量分离,求出其精确解。实验证明,所提方法可实现变量分离,得到精确解,为当代数学提供理论支持。     

利用微分变换法求解典型单摆运动方程

单摆的运动方程是一种含正弦函数的微分方程,一般在解方程时,通常将正弦项线性化处理,取其泰勒展开的前一项,当摆幅较大时,为减小误差,通常取其泰勒展开的前两项,此时方程为典型Duffing方程。对于Duffing方程的求解问题,微分变换法是一种简单快捷的方法。本文利用微分变换法,获得了大摆幅单摆的时间位移曲线。     

两道线性微分方程考试题的新解

对于2道线性常微分方程考试题,给出新解:a.利用刘维尔公式,求二阶齐次线性线性微分方程的解;b.利于线性方程变换方法,求三阶非齐次线性线性微分方程的解.     

两个非线性波方程的精确孤波解

本文利用双曲函数展开法,在行波条件下,对五阶KdV方程,Fisher-Kolmogorov方程等两个非线性波动方程求解,并借助于计算机代数系统Maple,获得了这类偏微分方程的若干精确孤波解。     

遗传算法在二阶微分方程定解问题中的应用

在科学研究和工程应用中出现了具有物理背景的微分方程,但人们能够使用初等方法来求解的微分方程并不多。遗传算法直接对结构对象进行操作,具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力。遗传算法求解优化问题的框架应用到求解常微分方程定解问题,为微分方程的求解提供了一种新的方法。     

傅里叶变换在电路分析中的应用

在分析动态电路的过程之中,一般采用经典法,即求解线性非齐次常系数微分方程解的问题,但是,当电路较为复杂或激励非直流时,经典法则显得很繁琐,甚至不能够解决问题。此时,往往需要使用工程数学知识。因此,在动态电路分析过程之中,常常运用各种变换方法。傅里叶变换则广泛应用于电路分析的频域分析法中。