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达布变换和双线性方法求解耦合非局域薛定谔方程

达布变换和双线性方法求解耦合非局域薛定谔方程

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作者：范蕊沈阳师范大学

学位级别：硕士

迄今为止,应用达布变换求解孤子方程仍然是孤子理论中研究的热点问题。由于达布变换比较复杂,多数学者仅研究了2×2 Lax对的变换。近年来,非局域耦合薛定谔方程的研究成果较少。因此,我们将尝试利用更高阶Lax对的达布变换解决非局域耦... 详细信息

迄今为止,应用达布变换求解孤子方程仍然是孤子理论中研究的热点问题。由于达布变换比较复杂,多数学者仅研究了2×2 Lax对的变换。近年来,非局域耦合薛定谔方程的研究成果较少。因此,我们将尝试利用更高阶Lax对的达布变换解决非局域耦合薛定谔方程的求解问题。双线性方法也常被用来求解局域孤子方程,此方法能简化部分计算过程,使得求孤子解更加容易。然而应用双线性方法求解耦合非局域薛定谔方程的研究工作较少。针对这些问题,本文从以下方面进行研究:在第二章中,研究了具有3×3谱问题的耦合非局域非线性薛定谔方程的达布变换。开始利用一个特殊的Lax对,来构造耦合非局域非线性薛定谔(CNNLS)方程的达布变换。然后,我们通过N次达布变换得到耦合非局域非线性薛定谔方程的孤子解和N阶孤子解公式。基于所获得的解,我们研究了这些多孤子解的传播和相互作用结构。研究结果表明,1-孤子解展示了一个暗孤子和一个亮孤子的演化结构。2-孤子解展示了两个暗孤子和两个亮孤子之间的弹性相互作用。所得结果与局域非线性方程的解不同,并且通过操纵一些多孤子波,也可以产生不同的传播现象。在第三章中,我们通过达布变换研究了带有3×3谱问题的局域-非局域混合的耦合薛定谔方程。由给定的Lax对构造了局域-非局域混合的耦合薛定谔方程的达布变换,我们通过N次达布变换得到局域-非局域混合的耦合薛定谔方程的1-孤子解,2-孤子解及N-孤子解公式。基于所得的解,显示出了这些多孤子解的传播和相互作用。1-孤子阶展示了单孤子的演化结构;2-孤子解展示了双呼吸孤子解之间弹性相互作用。与此同时,我们发现这与局域耦合薛定谔方程和非局域耦合薛定谔方程情况不同,局域-非局域混合的耦合薛定谔方程有一些新的结果。在第四章中,采用双线性方法求解耦合的非局域非线性薛定谔方程。首先从非线性方程出发,应用相关变量的变换,通过引入双线性算子,将原来非线性方程转化为双线性方程;然后构造成偏微分方程组并对其求解;最后得到了耦合非局域非线性薛定谔方程的1-孤子解和2-孤子解,并应用Maple软件,得到精确解。本文的结果可能有助于理解等离子体中描述的一些物理现象。

关键词：耦合非局域薛定谔方程达布变换 Hirota双线性方法孤子解

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