形变Boussinesq型方程族及其守恒律和Darboux变换
A Deformed Boussinesq-Type Hierarchy, Conservation Laws and Darboux Transformation
Received: 2018-11-13
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该文借助于零曲率方程得到了一个与3×3矩阵谱问题相关的形变Boussinesq型非线性演化可积方程族.通过考虑两个线性谱问题,给出了方程族中前两个方程的无穷多守恒律.借助于Darboux变换得到了第一个形变Boussinesq型方程的一些显式解.
关键词:
In this paper, we propose a deformed Boussinesq-type integrable hierarchy of nonlinear evolution equations associated with a 3×3 matrix spectral problem by using the zero-curvature equation. Based on two linear spectral problems, we obtain the infinite many conservation laws of the first two members in the hierarchy. Some explicit solutions to the first deformed Boussinesq-type equation are given by utilizing the Darboux transformation.
Keywords:
本文引用格式
何国亮, 郑真真, 徐涛.
He Guoliang, Zheng Zhenzhen, Xu Tao.
1 引言
然后我们得到了这两个非平凡方程的无穷多守恒律.最后,通过考虑相应的
2 型方程族及无穷多守恒律
为了得到形变Boussinesq型方程族,我们首先引入一个如下的
其中
该方程等价于
如果令
然后把(2.4)式代入(2.3)式可得
其中
其中
为了方便地求解
此处的初值为
其中
易见方程
从而函数
该函数满足递归方程(2.5),且
假设
其中
方程族(2.14)中前两个非平凡的方程为
如果选取
接下来,我们将考虑方程(2.15)和(2.16)的无穷多守恒律.令
另一方面,从辅谱问题(2.13)可知
令
由于
从而
假设
代入(2.17)式,并比较
对于方程(2.15),我们选取
同时把
接着,从(2.19)式即可得到
对于方程(2.16),我们选取
借助于
我们可以从(2.19)式立即得到
方程(2.16)的第一个守恒律为
3 方程(1.1)的Darboux变换与显式解
本节,我们将通过Darboux变换给出方程(1.1)的一些显式解.该方程所满足的Lax对为如下的矩阵谱问题和辅谱问题
为了构造方程(1.1)的Darboux变换,我们假设
其中
这里的
其中
令
易知当
其中
而
我们考虑线性变换
在
此处
可以证明
命题3.1 由(3.14)式确定的矩阵
证 令
通过计算,我们可以得到
其中
利用(3.9)式, (3.10)式和当
将(3.8)式关于
由(3.16)和(3.17)式,我们可以得到
其中
这里
即有
同理,我们令
和
通过比较(3.21)式中
其中
这里
即证
根据命题3.1,通过变换(3.11)和(3.15),我们把Lax对(3.1)和(3.2)变成了另一个具有相同形式的Lax对
因此,两个Lax对都可以推出方程(1.1).变换(3.15),
定理3.1 Darboux变换(3.15)把方程(1.1)的任一解
为了构造方程(1.1)的精确解,我们将方程(3.8)改写为
由克莱姆法则得
其中
合理选择
接下来,我们将应用Darboux变换来构造方程(1.1)的显式解.
1)取
从而方程(3.29)有基础矩阵
其中
由(3.9)和(3.10)式可得
通过Darboux变换(3.15),我们得到方程(1.1)的一个显式解
图 1
图 1
参数选取为
2)取
此时方程(3.32)有基解矩阵
其中
由(3.9)和(3.10)式可得
通过Darboux变换(3.15),我们得到方程(1.1)的显式解
图 2
图 2
参数选取为
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