Zolotaryuk_lectures
.pdf3.5. ОСНОВНI СОЛIТОННI ОЗВ'ЗКИ IВНЯННЯ С |
|
|
|
|
|
71 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Власнi |
|
|
|
|
|
{λn }MN |
+1 лежать на уявнiй осi, для них справедливе наступне: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
пiвплощинiдe, пер дo тaннiй рiвнoстi, використовувався той акт, щo lnz = ln|z| |
+ |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ñíèõarg zз. ачОстання |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
åíü |
|
рiвнiсть одержу¹ться iз наступних мiркувань. Нехай iз |
|
|
âëà |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уявною¹ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
||||||
ношен я |
|
|
ïîçà{λn }1 |
|
M |
|
|
|
|
λ1, λ2 |
, . . . , λM |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
t |
|
; n = 1, 2, . . . M . |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
cn (t) = cM −n+1(t), |
cn (t) = cn (0)e |
|
|
2λn |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
λn = −λM −n+1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Iç |
|
|
: |
|
ïîìiòèòè, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−t/2νn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Λ± = |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вигляду елементiв матрицi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
вищенаведеногоλn =òàiνnявного= −λn, |
|
cn (t) = cn |
(0)e |
|
|
|
|
|
= cn(t) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
ùî |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v˜ не складно помiтити, |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
8 |
M |
|
m+1− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
> |
−v˜ |
|
− |
|
|
,M −n+1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
m, n = 1, 2, . . . , M ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
v˜mn = |
−v˜m,M m+1 , |
|
|
|
m = M + 1, M + 2, . . . , N, |
|
n = 1, 2, . . . , M ; |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
> |
−v˜M |
− |
n+1,n , |
|
|
|
m = 1, 2, . . . , M, n = M + 1, M + 2, . . . , N ; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Òîäi |
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
> |
|
|
−v˜mn |
|
|
|
що операцiя комплексногоm, n = M + 1спряження, M + 2, . . . ,матрицiN ; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
можна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I ± v˜ вiдбува¹ться наступним чином: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
Λ+ |
|
|
|
|
Λ+ |
|
· · · |
|
Λ+ |
|
|
˛ |
|
Λ+ |
|
|
|
|
|
|
Λ+ |
|
· · · |
|
|
Λ+ |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Λ+ |
|
|
|
|
Λ+ |
|
· · · |
|
Λ+ |
|
|
|
Λ+ |
|
|
|
|
|
|
Λ+ |
|
· · · |
|
|
Λ+ |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
1M |
|
|
˛ |
|
|
|
|
1,M +1 |
|
|
|
|
|
1,M +2 |
|
|
|
|
|
1N |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|
|
22 |
|
· · · |
|
2M |
|
|
|
|
|
|
2,M +1 |
|
|
|
|
|
2,M +2 |
|
· · · |
|
|
2N |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
B |
· |
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
· |
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
· |
C |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
+ |
|
|
|
B |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
· · · |
|
+ |
|
|
˛ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
· · · |
|
|
+ |
C |
= |
||||||||||||||
(Λ ) |
|
= B |
ΛM 1 |
|
|
ΛM 2 |
|
|
ΛM M |
|
˛ |
ΛM,M +1 |
|
|
|
ΛM,M +2 |
|
ΛM N |
C |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
B |
ΛM +1,1 ΛM +1,2 |
· · · |
|
ΛM +1,M |
|
˛ |
ΛM +1,M +1 |
|
ΛM +1,M +2 |
· · · |
|
ΛM +1,N |
C |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
||||
|
|
|
|
B |
· |
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
· · · |
|
|
· |
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
· · · |
|
|
· |
C |
|
|
||||||
|
|
|
|
B |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
· · · |
|
+ |
|
|
˛ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
· · · |
|
|
+ |
C |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
@ |
|
ΛN 1 |
|
|
ΛN 2 |
|
|
ΛN M |
|
˛ |
|
ΛN,M +1 |
|
|
|
ΛN,M +2 |
|
|
ΛN N |
A |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0 |
|
Λ− |
|
|
|
|
|
Λ− |
|
|
|
|
· · · |
|
Λ−˛ |
|
˛ |
|
|
Λ− |
|
|
|
|
|
|
|
Λ− |
|
|
|
|
· · · |
Λ− |
|
1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Λ− |
− |
|
|
|
Λ− − − |
|
|
· · · |
Λ− |
− |
|
|
|
|
|
Λ− |
− |
|
|
|
|
|
|
Λ− − |
|
|
|
|
· · · |
Λ− − |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M M |
|
|
|
|
|
M,M −1 |
|
|
|
|
M 1 |
|
˛ |
|
|
M,M +1 |
|
|
M,M +2 |
|
|
|
M N |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M 1,M |
|
|
M 1,M 1 |
|
|
|
M 1,1 |
|
|
|
M 1,M +1 |
|
M 1,M +2 |
|
|
|
M 1,N |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
−· |
|
|
|
|
|
|
|
− · |
|
|
|
|
|
|
·− |
|
˛ |
|
|
|
− · |
|
|
|
|
|
− · |
|
|
|
|
−· |
|
|
C |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· · · |
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· · · |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
||
|
|
|
|
= B |
Λ1M |
|
|
|
|
|
Λ1,M −1 |
|
|
· · · |
|
Λ11 |
|
˛ |
|
|
Λ1,M +1 |
|
|
Λ1,M +2 |
|
|
· · · |
Λ1N |
|
C |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|||
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
− |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
B |
ΛM +1,M |
ΛM +1,M −1 |
|
· · · ΛM +1,1 |
|
˛ |
|
|
ΛM +1,M +1 |
|
ΛM +1,M +2 |
|
|
· · · ΛM +1,N |
|
C |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
по лiдовно |
· |
|
|
|
· · · |
|
|
· |
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
· · · |
· |
|
|
C |
||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|||||||||
|
|
|
|
|
B |
− |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
· · · |
|
|
− |
|
|
|
˛ |
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
· · · |
− |
|
|
C |
||||||
|
|
|
|
|
@ |
|
ΛN M |
|
|
|
ΛN,M −1 |
|
|
|
ΛN 1 |
|
˛ |
|
|
ΛN,M +1 |
|
|
ΛN,M +2 |
|
|
ΛN N |
|
A |
|||||||||||||||||||||||
Здiйснивши |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M/2 попарних перестанов |
|
|
олонколонокзалишитьс1-o¨ M -ою, 2-o¨ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
рушною),отрима¹мо(M − 1)îþ ò.ä. (ÿêùî M/2 íåï ðíå, òî âiäïîâiäíà ê |
|
|
|
à |
|
|
|
ÿ íåïî- |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
наступне:попарних перестановок рядкiв |
|
1 |
-oãî |
ç M -ì, 2-oãî |
|
(M − 1)-ì i |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ò.ä. |
|
|
|
|
|
|
M/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Звiдси виплива¹ |
|
|
|
|
|
|
|
(det Λ+) = det(Λ+) = det Λ−. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
î.лнiвськ5тoPoзглянeмoтоннy¹мoОсновнi¨гоструктуритипудержанутепер. Передсолiтоннiнaйпрoстiшiрiвнянняoрмулутим коротко(3С.,104).poзв'ярозв'зкиiвняннзазначимодo виÿ.вленняС основнiзапису¹тьсярiвняннянайпростiшихакти. вщодоандартнiйрозв'зкiвСг мiль- |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ñ3a |
|
|
|
|
|
|
|
|
| det Λ |
|
|
| = | det Λ |
|
| arg det(Λ |
) = − arg det(Λ |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72 ОЗДIЛ 3. ОБЕ НЕНА ЗАДАЧА ОЗСIЯННЯ ДЛЯ IВНЯНЬ СИНУС- О ДОН ТА Н Ш Т
лагранжевié îðìi ÿê
B∂t δut |
− |
δu |
|
= 0, L = |
Z−∞ |
L(u, ut)dx = Z−∞ |
|
|
2 |
− |
|
|
2 |
− (1 − cos u) dx. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
∂ δL |
|
δL |
|
|
|
|
|
|
|
+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+∞ |
|
ut2 |
|
|
ux2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
ãàìiëьтоновiй ормi його можна записати як |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.105) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Häå = Z−∞ |
ut δut dx−L = Z−∞ |
|
2 |
+ |
2 |
+ (1 − cos u) dx = Z−∞ |
Hdx , w = δut |
= ut, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
+∞ |
|
δL |
|
|
|
|
|
|
|
|
+∞ |
|
w2 |
|
|
|
|
ux2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+∞ |
|
δL |
|
|||||||||
буваютьw - канонiчновигляду спряжена до u змiнна. амiльтонiвськi рiвняння руху на- |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
He складно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δL |
, |
|
|
wt |
|
= − |
δL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
ïîìiòèòè, |
ùîuteëå= δw |
|
|
|
δu . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ìåнтами вiдпîâiдного тензору енергi¨-iмпульсу |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
¹ густина гамiльтонiануT = (àáî æLãóстинаδ |
|
енергi¨), q = t, q |
|
= x , |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
∂u |
∂ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
i L |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂qi ∂u/∂qi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
òà |
|
|
польового |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
= T |
00 |
|
|
|
2 |
|
− L ≡ H, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
густина |
|
|
|
|
T0 |
|
|
|
= ut |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
iмпульсу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Poзгля3.5.1 eмoСолiтонпа |
|
|
T |
1 |
|
= T |
01 |
|
= u |
|
|
∂ |
L |
= |
|
u u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ористовуючиок oднoгoа антисолiтонну я |
|
|
− t |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t ∂ux |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
данийтьсянульнaявноуявнiйзаписатиoi, згiднoяк |
|
||||||||||||||
apãyìeíòiâ, íaâeäeíèx |
|
|
p |
|
|
çäi |
|
|
|
3a.(3λ.1). BiнЯкщознaxoд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
λ1 = iλ, òî, âèê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ормулу (3.104), oтриму¹мо: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
çìiííèx ( |
′, t′) → (t + x, t −x) [x = x′ −t′ /2, t = |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c(0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
i |
|
|||||
виглядx′ + t′)/(32.1),,тoбтooтрима¹модoнаступнийтихïåpeéòè çìiííèpoзв'язокякиx(вpiвнянняякомуx, |
С мa¹ звичний |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
u(x, t) |
= |
|
|
−4 arg |
1 + |
|
|
2iλ e−2λx−t/2λ |
|
= 4 arctan ǫe−2λ(x−x0)−t/2λ = |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−ǫ[2λ( −x0)+t/2λ](mod2π), |
|
|
|
|
|
|
|
′ |
опущено): |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
4 arctan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.106) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ǫ використано= [c(0)], x0 = 2λ ln |
|
|
2λ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
c(0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Òóò áóëî |
|
|
|
sign |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
наступну властивiсть арктангенса: |
(ñîëiòî |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ǫ = |
|
||||
±π/ßêùo2. çäié íèòè çaìiíy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
√−1 − v2 |
|
|
|
|
|
4λ2 |
+ 1 |
|
|
0 |
|
0 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
x¯0 |
− |
vτ |
|
, |
v = |
4λ2 |
− |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Ìèu(отрималиx, t) = 4 arctanðîçâ'ÿçêè,exp ǫ |
âiäîìi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
x¯ |
|
= (1 + v)x . |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
íàì |
ç |
ðîçäiëó 3.1, êiíê |
|
|
|
) ïðè(3.107) |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
−(31.107)т антикiнкв(3.5)кiнк(антисолiтон)дорiвнюватимеприǫ = 1. Топологiч |
ий заряд [пiдставивши |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q = 1 a антикiíêa, âiäïîâiäíî Q = −1. |
|
3.5. ОСНОВНI СОЛIТОННI ОЗВ'ЗКИ IВНЯННЯ С |
|
|
|
|
|
|
|
73 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ановкою вир зу (3.107) в рiвняння (3.3) |
|
а (3.4) одержу¹мо що енергiя |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пiдстаiмпульс |
êiíêà òà |
антикiнка однаковi i |
äîðiâнюють: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
= |
8 |
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
c3.3(0).1 =ïiñëÿc (0) |
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
= |
8/ 1 − v2 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отриму¹мо:див.êiíåöü |
|
|
|
|
8) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.109 |
|
||||||||||
3.5згля.2 емоБризеритепер випа Поклавшиоли ¹ дваv/власних1 v2з ачення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
÷íî |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ1 |
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
поясненовiдноснороздiлiуявно¨3осi.3çãiäíî.[ ив. ормулу (3.57) , вони пови |
|
íi |
,лежати. Як вжсиметрибуло- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
= Reλ+iImðîçñiÿííÿ,λ λ = Reλ+ Imλ = |
− |
λ , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
≡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
пiдстановки[це цихвластивостейвиразiвормулуданих(3.104) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глави |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
c |
|
|
ei(2λx−t/2λ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
ei(2λx−t/2λ) |
! |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
det(1 + v˜) = det |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2i |
Im |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e−i(2λ x−t/2λ ) |
|
|
|
1 |
− |
|
|
|
|
|
e−i(2λ x−t/2λ ) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2iImλ |
|
|
|
|
|
|
2λ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
λ t |
|
|
|
|
|
|
2Reλ x |
|
|
|
|
φ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
c |
|
2 |
|
|
Imλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
= 1 + |
|
|
2λ |
|
|
|
λ |
|
e−2Imλ(2x+t/2|λ| ) + |
|
2λ |
|
|
|
|
|
i(2λx−t/2λ+φ0 ) − c.c. |
|
|
|
= |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
â |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
| | |
|
|
|
|
+ 2i |
2λ e− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | |
|
|
|
sin 2x |
λ − 2|λ|2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= 1 + e− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Im |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
Im |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
Re |
λ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
λ[2(x |
|
x0)+t/2 λ |
|
|
|
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ(2x+t/2 λ |
|
) |
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
òa, |
|
пiдсумку: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
u(x, t) = 4 arctan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
Re |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2|λ| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
0) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
2Imλ(x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Imλ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
λ| |
|
cosh |
|
|
|
|
x0) + 2 λ 2 t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Im |
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
ImReλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Ïi ëÿ çaìiíè çìiííèx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.111) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 λ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Reλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
v = |
| |
|
| |
|
− |
|
|
|
, ψ0 |
| |
| |
φ0 |
, |
|
|
x¯0 |
|
= (1 + v)x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
113) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
φ0 |
= arg |
|
2λ |
, x0 = |
2 Imλ ln |
| |
|
|
|
λ| |
|
2λ |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ïåpeïè y¹ìo piâí. (3.110)(xâ′,íat′)òyïíoìó(t + x, виглядi:t x) [x = (x′ |
− |
t′)/2, t = (x′ + t′ |
/2 , |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
u(x, t) = 4 arctan Re |
|
|
|
|
|
h |
|
Re |
|
λ |
|
|
|
x |
x¯0 |
|
|
vt |
i , |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Imλ |
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
t−vx |
|
|
|
|
|
ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|λ|Im √1 v2 − |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
h |λ| |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√−1−v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
cosh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4|λ|2 + 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
x0 = 0 ψ0 = 0), ut(x, t = t0) = 0. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
äåùî′руха¹тьсябулоопущенозшвидкiстю.Даний розв'язок утворю¹ солiтон-антисолiтонну пару,
У випадку |
v. |
|
|λ| = 1/2 (v = 0) ма¹мо непорушний бризер. Якщо покласти |
випадокω = 2ReλReто отрима¹мо вираз (3.16), де ω част тою бризера. озглянемо шення загальностiλ 1. В певнiжна припуститимоментичасу t = t0 êîëè sin(ωt) = 1 (áåç ïîðó-
+ φ0 ,
74 ОЗДIЛ 3. ОБЕ НЕНА ЗАДАЧА ОЗСIЯННЯ ДЛЯ IВНЯНЬ СИНУС- О ДОН ТА Н Ш Т
Точки перегину ункцi¨ u(x, t = t0) визначаються наступним чином: |
||||||||||||||||||||||||||||||||
= xinf = ±√1 − ω2 ln |
ω |
+ r |
ω2 + 1! |
± ln ω , |
|
|
|
(3.115) |
||||||||||||||||||||||||
|
du(x, t0) |
|
|
|
4ω(1 − |
|
2 |
) sinh( |
√ |
|
|
|
2 |
x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
= |
− |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
√ |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.114) |
|||||||
|
dx |
1 + ω |
2 |
|
|
|
|
2 |
x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
dx2 |
− |
|
− |
|
|
|
|
|
|
[1 + ω2 sinh2(√1 − ω2x)]2 |
p |
− |
|
|
|||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − ω |
2 |
|
|
2 √ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
d u(x, t0) |
= |
4ω(1 |
|
ω2)3/2 |
|
|
sinh ( |
1 − ω |
x) |
cosh( |
1 |
|
ω2x , |
||||||||||||||||||
sinh2(p1 − ω2x nf ) = ω2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Oтже, точки перегину |
приблизíî äîðiâíþþòü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тому не складно помiтити наступну асимптотичну± ln(2поведiнку/ω) [привмоменти1/ω → +÷àñó∞ ,
t0: |
|
|
|
|
|
|
λ 1 |
|
|
бризер, |
(3.116) |
||||
вояк. гоЧастотнагаду¹частотирухливогодзвiнбризерамалоамплiтубудепарблизькою |
|
|
|||||||||||||
u(x, t0) = |
|
4 arctan exp ±x + ln |
ω |
, |
x |
ln |
ω |
, |
|||||||
|
|
|
|
0 , |
|
|
x |
|
|
|
/ω) |
|
|
|
|
Ç öi¹¨ |
|
|
|
видно що2π бризер, |
2 |
|
| | ln(2 |
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
x |
|
|
ln(2/ω) . |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
| | |
|
|
|
|
|
|
|||
|
асимптотики |
|
за умови Re |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
частот, |
|
|
|
|
|
|
|
λ 1, тобто низьких |
|||||||
порядку|ω| 1 явля¹ собою пару к нк- |
тикiнк що вiддаленiпочинаютьсвiдст нь |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ч с ьImантикiнк'потiм знову(перiо |
даля¹ться,бризера)пвiдàðà |
|||||||||
твх дирюючиься2 íàln(2ñâiéìàê/ωпочатк)симальнодинрозрiзнитивийвiдблизькустандного.За.вЗаiдстмови T = 2π/ω |
|
|
|
|
ÿ âiä |
||||||||||
значення112) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iëü |
|
|
|
|
|
ó "êiíêäî- |
|
|
ма¹мопрактично |
можли |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
ïð |
|
|
|||||||
¨¨, îñêiëüêè |
|
|
дних хвиль |
1, àëå íiêîëè íå ïåðåвищит |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ω2(q) = 1 + q2 |
|
|
|
|
|||||
рногоДинамiкати., |
ùî |
через час(v 6= 0) бризера вiдрiзня¹тьсвiдтворитьядинамiки стацiо |
|
орму, але при цьому його центрT = 2пересунетьсπ/ω бризер на вiдстаньсвою початкову
(3. можна переписати наступним чином: |
|
|
vT . Äiéñíî, âè- |
||||||
|
ω cosh [µ (x − x¯0 − vt)] |
|
|
|
|||||
u(x, t) = 4 arctan |
µ |
|
sin (ωt − qx − ψ0) |
, |
|
(3.117) |
|||
|
|
|
|
||||||
Tyт параметрω = |λ|√1 − v2 , q = ωv, µ = p1 − ω2 = |
|λ|√1 − v2 . |
|
|||||||
|
Reλ |
|
|
|
|
|
Imλ |
|
3модуляцiю,озглянемо.5.3 Двохсолiтоннiтобтовипадокµ вiдповiда¹аналогомдвохвласнихзаширинухвильовогорозв'язкизначень,бризвåщора,кторалежатьпараметр.науявнiйq - за осi,просторову
äå |
iλ1, iλ2, |
|
λ1,2 > 0 ¹ дiйсними числами. Перетворення рiвн. (3.104) дають: |
3.5. ОСНОВНI СОЛIТОННI ОЗВ'ЗКИ IВНЯННЯ С |
|
75 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
c1 |
e−2λ1x−t/2λ1 |
|
|
c2 |
|
e−2λ1 x−t/2λ1 |
|
|
|
||||||||||||
u(x, t) = |
|
|
4 arg det |
|
|
|
|
2iλ1 |
|
|
|
|
|
|
i(λ1 +λ2) |
|
|
|
= |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
4λ1 |
|
i(λ1 +λ2 ) |
e−2λ2x−t/2λ2 |
1 + |
2iλ2 |
e−2λ2 x−t/2λ2 |
|
= |
|||||||||||||||||||||
= 4 arg 1 − c1c2 |
λ2 |
− (λ1 |
+ λ2)2 |
e−θ1−θ2 + 2 |
λ1 e−θ1 + |
λ2 e−θ2 |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
c1 |
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ñîë |
|
iòîíè, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v1 v2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
òèêó |
адаючи, |
|
|
c1 e−θ1 + |
|
|
|
|
|
|
альностi, |
|
|
ñпостерiã |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
v2 > v1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
= 4 arctan |
|
|
2λ1 |
|
|
|
|
|
2λ2 |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8) |
|||||||||||
|
|
c1c2 |
(λ1 −λ2 )2 |
θ1 θ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Àíà iç |
|
|
|
|
|
4λ1 λ2 (λ1 +λ2)2 e− − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
x v1,2t |
|
|
|
4λ12,2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
θ1,2 |
= 2λ1 2x |
− 2λ1 2 |
|
|
q1 − v12,2 |
v1,2 = |
|
4λ12,2 |
+ 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
− |
|
|
|
|
|
− . |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
даного виразу показу¹ що при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.119) |
|||||||||||||||||||||||
ючiпокднополярнi |
|
|
|
|
|
|
що рухаються tз→øâè±∞к вiнямиопису¹ два невза¹модi |
|
|||||||||||||||||||||||||||
öå, |
|
|
|
|
|
без порушення заг |
|
|
|
|
|
|
дасть |
. Ïîê æåìî |
|
||||||||||||||||||||
(3.119) íà ïðÿ |
|
ié |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. Дослiдимо асимпто- |
|
|||||||||||||
|
|
(повiльним)про те що вiдбува¹тьсясолiтоном. Одержимоз. точкиЦедослiджзорунаступнiення виразича,намдлящорухвичерпнумоментiва¹ться |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
часузiнпершимормацiю |
|
|
|
|
|
|
|
x = v1t + x¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t = ±∞:
|
|
|
|
4 arctan |
c1 |
exp |
|
|
x¯ |
|
|
|
|
|
|
|
= 4 arctan exp |
|
|
|
|
|
ǫ |
x¯−x¯0(1) (−∞) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2λ1 |
|
|
−√1−v12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
√1−v12 |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
( |
|
|
|
|
) = |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
, t |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
ǫ = signc1 , x¯0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v1 ln |
2| |
λ | |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
→ −∞ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2λ1 |
|
|
|
λ1 +λ2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 arctan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
λ1 |
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
v |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
u(v t+¯x, t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
→ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
|
|
λ1 |
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x¯ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2πn + 4 arctan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2λ1 |
λ1 +λ2 |
(1) |
|
|
|
|
|
|
|
−√1−v1 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x¯ |
|
|
|
x¯0 |
|
|
(+ |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
||||||
|
|
|
|
= 2πn + 4 arctan |
exp |
|
|
|
|
|
|
ǫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
n |
|
|
|
|
, |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
v |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
|
|
λ1 |
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0) |
||||||||||
|
|
|
пiсля зiткнення перший солiтон зсува¹òüñÿ на величину |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tаким чином, |
x¯0 (+ ) = 1 v1 ln |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, t |
|
|
+ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2λ1 |
|
|
|
λ1 +λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|
|
∞ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|
|
(1) |
(1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(λ1 + λ2)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
îбто,гiчнозiткненнявиходячиможнапоказати,наз вiд'¹многовеличину:що другийзнакудано¨(швидкий)величини,солiтонсповiзсува¹тьсяльню¹ться(3вперед. .Ана121)- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ïiñëÿò Δ¯x0 |
= x¯0 |
(+∞) − x¯0 (−∞) = −q1 |
− v1 ln |
(λ1 |
− |
λ2)2 |
< 0 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
Δ¯x0 |
= x¯0 |
(+∞) − x¯0 |
(−∞) = q |
|
ln (λ1 |
− λ2)2 |
> 0 . |
(3.122) |
|
1 − v22 |
|||||||||
(2) |
(2) |
(1) |
|
|
|
(λ1 |
+ λ2)2 |
|
|
76 ОЗДIЛ 3. ОБЕ НЕНА ЗАДАЧА ОЗСIЯННЯ ДЛЯ IВНЯНЬ СИНУС- О ДОН ТА Н Ш Т
îçäië 4
Перетворення Беклунда
Виника¹бiльш простимпитаннянiжчиоберненаможна знаходитизадача розсiяння?багатосолiтоннiозглянеморозв'язкидеяке методом,рiвняння
äå |
|
|
φxt = F (φ) , |
|
|
|
|
(4.1) |
||||||
¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
представивши¯ ¯ .розв'язкиIдеяпiдходуяк |
||||
ðïîзв'язкиляга¹φ(x, t), φдвохтому(x, t)iншихщобйогорозрiрозв'язки,нянь:'язатирiвняннятобтоφxt(4=.1),F (φ), φxt |
= F (φ) |
|
||||||||||||
|
|
|
ux |
|
= f (v) , |
|
|
|
|
2) |
||||
Проди еренцiю¹мо piвняння (4v.t2)-(4=.3)g(ïîu) . |
|
|
|
|
(4.3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t òa x |
|
|
|
|
|
uxt = |
|
∂ |
|
∂f ∂v |
≡ f ′(v)vt , |
|
|
|
|
|||||
|
|
f (v = |
|
|
|
|
|
|
|
|
4) |
|||
|
∂t |
|
∂v ∂t |
|
|
|
||||||||
vtx = |
|
∂ |
∂g ∂v |
≡ g′(u)ux . |
|
одного, отрима¹мо: |
||||||||
∂x g(u = |
∂u ∂x |
|
||||||||||||
Якщо вищевказанi рiвняííя додати |
ò |
à âiдняти одне вiд |
|
|
(4.5 |
|||||||||
Якщо взяти це рiвняння(u |
viç) знаком= f ′v "+",g′uïðî=äèF (uеренцiюватиv) . |
éîãî ïî |
(4.6) |
|||||||||||
± |
|
xt |
t ± |
x |
± |
|
|
|
|
i користатись ормулами (4.2)-(4.3), то |
держимо вираз |
u òà v |
||||||||
∂F (u + v) |
чергу до |
|
|
|
∂F u + v) |
|
7) |
|||
ÿкий зводиòüñÿ= f ′â(vñâîþ)g′(u) + g′′(u)f (v) = |
|
|
|
= f ′′(v)g(u) + g′(u)f ′ v), |
||||||
|
|
∂v |
||||||||
∂u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тепер |
g′′(u)f ′(v) = −f ′′ v)g(u) . |
(4.8) |
|||||||
Moæíà |
|
роздiлити змiннi в ормулi (4.8): |
|
|
||||||
|
|
|
g′′(u) |
f ′′ |
(v) |
= −λ , |
|
|
||
|
|
|
|
|
77 |
|
|
(4.9) |
||
|
|
|
g(u) = |
|
|
|||||
|
|
|
f (v) |
|
|
78 |
ОЗДIЛ 4. ПЕ ЕТВО ЕННЯ БЕКЛУНДА |
|
що призведе до двох лiнiйних ди . рiвнянь |
|
|
|
g′′(u) + λg(u) = 0, |
0) |
|
f ′′(v) + λf (v) = 0 . |
|
якщо взяти незалежний параметр |
(411). |
|
(4.11) будуть |
λ = 1, то розв'язками рiвнянь (4. - |
Тепер можемоgпобудувати(u) = β sin uявний,f (v) =виразα sinäëÿv, äå α òà β ¹ довiльнi параметри.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = F (φ): |
|
||||||||
òà, àíaëoãi÷F (φ) =oFäëÿ(u + v) = f ′(v)g(u) + g′(u)f (v) = αβ sin (u + v) , |
(4.12) |
|||||||||||||||||||||||
синус-€ордоí: |
¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F (φ) = αβ sin (u − v). ßêùî αβ ≡ 1, одержимо рiвняння |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 ∂ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ − |
¯ |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
φ + φ¯ |
= |
α sin |
φ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
2 ∂x |
|
|
|
|
|
|
|
(4.14 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
Таким чин м ми показали, що пара двох |
розв' зкiв рiвняння С€ |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
1 ∂ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
¯ |
|
3) |
|||||||||
|
|
|
2 ∂t |
φ − φ¯ |
= |
|
α sin φ |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
зшихбутик |
|
|
|
|
|
|
моi жнадвох.Наприклад,викдиористовувати.рiвнÿвiзьмемоньпершогодлятривiальнпобупорядкудовий.складнi¯розв'яможе |
|||||||||||||||||
Перетвореннярiвняннярозв'язкiвпредставленоюСiз€ бiльшБеклундавсистепростих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{φ, φ} |
- |
|||||||||
потрiбно розв'язатиφ0 äâà= 0рiвняння:,азнaйдeмo |
|
дносоëiòîííèé, φ1 = φ1(x, t). Íàì |
||||||||||||||||||||||
|
|
∂φ1 |
|
|
|
|
∂φ1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Цi рiвняння можíà çаписати= 2α sin(ÿêφ1îäíå/2) , |
|
|
|
|
= |
|
|
sin(φ1/2) . |
(4.15) |
|||||||||||||||
|
∂t |
|
α |
|||||||||||||||||||||
|
|
∂x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
||||
ÿêå â ñâîþ |
|
ì๠ðîçâ'ÿçîê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.16) |
|||||||
|
|
|
|
|
z = αx + α , |
|||||||||||||||||||
|
чергу |
|
dz φ1 |
= 2 sin(φ1/2) , |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
φ |
|
|
|
|
|
|
|
t |
. |
|
|
|
|
|
||
Òóò ñòàëi |
|
|
|
|
tan |
1 |
= C exp αx + |
|
|
|
|
|
|
(4.17) |
||||||||||
|
|
|
|
4 |
|
α |
|
|
|
|
трьохвувпочàòсолiтоннийковедалi,Cположеннящобаαз побудуватидвохсолiтонного,мiстятьцентрупараметримасдвох.Перетворесолiтонний. .д . .п. а,нярозв'язокаБеклундасамейогоздносолiтоннможнашвидкiстьзастîсогта-,
îçäië 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Фiзичнi застосування |
|
|
||||||||||||||
рiвняння С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В цiй главi будуть розглядатися iзичнi моделi що описуються рiвнянням |
||||||||||||||||
синусордон. |
|
|
|
|
|
|
|
описуютьс |
ðiâíÿí- |
|||||||
5.1 |
Механiчнi моделi |
|||||||||||||||
|
|
iзичничи об'¹ктамищо описуються рiвнянням С€ ¹ де |
||||||||||||||
|
íÿì Ñ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Найпростiшимитона принципiв |
àìiëьтоново¨ механiки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
êiëüê |
мех iчних моде ей. Для виведення рiвняння достатньо законiв Нью- |
|||||||||||||||
5.1.1 iвняння С як континуальна границя |
|
|||||||||||||||
|
ланцюжк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
èí ç |
äíèì ïðó |
||
озглянемо дн вимiрний л нцюжок атомiв, що зв'язанi |
||||||||||||||||
|
просторiостi потенцiалом, знàходяться на поверхнi, що мîäелю¹тьсяатомногоперiо- |
|||||||||||||||
дичнимжиною жворстк |
|
κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
матиме наступний вигляд: |
|
V (x) = V (x + l). Повна енергiя ланцюжк |
||||||||||||||
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
äå |
|
|
H = |
|
M x˙ n |
+ W (|rn|) + V (un), |
|
|
(5.1) |
|||||||
|
|
n |
2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вза¹модi¨ двох атомiв- координатзномерами-ого атома, |
W (|rn|) |
- по енцiальна е ергiя |
||||||||||||||
xn |
= nl + un |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
||||
íèìè, |
|rn| |
|
|
поверхнi V |
n ò n + 1, що залежиò |
âiä âiäñò íi ìiæ |
||||||||||
|
|
|
добре апроксиму¹ться косинусо¨дальною |
|||||||||||||
залежнiстю:. Потенцiал |
|
|
|
1 − cos |
|
|
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
атомамиV (u) = V0 |
|
l |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πu |
|
|
|
|
|
|
|
a çà¹ìîäiþ ìiæ |
|
|
|
важатимемо кваäðàтичною: |
|
(5.2) |
||||||||||
ðiâняння руху набувають âигдяду: |
|
|
|
|
sin |
W (r) = κr2/2. Òîäi |
||||||||||
|
M u¨n = κ(un+1 − 2un |
+ un−1) − |
|
l |
|
l |
. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
79 |
|
2πV0 |
|
|
2πun |
(5.3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
ÎÇÄIË 5. ÔIЗИЧНI ЗАСТОСУВАННЯ IВНЯННЯ С |
|||||||||||||||||||||||
Ввiвши безрозмiрнi довжи у |
θn |
= 2πun/l |
, сталу жорсткостi |
κ¯ = l |
2 |
κ/(4π |
2 |
V0 |
||||||||||||||||
ма¹Конторово¨:час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
назвуτ = ω0t = 2πpV0/M l |
2 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Френкухуелящо- |
||||||||
дискретного |
рiвняння, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
отрима¹мосинус-€ордонбезрозмiрне(ДС€) аборiвняннямоделi |
|
|
|
|
|||||||||||||||
За умови |
θn,τ τ = κ¯(θn+1 − 2θn + θn−1) − sin (θn) . |
|
|
|
|
(5.4) |
||||||||||||||||||
перейтиатома. κ¯ 1 |
вiдноснадискретнихоордината |
θn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Томувiд наборуможна здiйсничином:акоорзвдинатнеконтзмiню¹тьсяуальнеовiльнонаближеннявiд атома,тобтдо |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θn до неп рервних крозкластидинат: |
||||||||||||
|
|
. В акому |
àзi коордèíàòè |
θn±1 можна |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
θn(t) → θ(hn, t) = θ(x, t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в яд Тейлора наступним |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
вважелосрiвняннящо |
|
|
|
|
|
|
|
∂θ |
|
|
h2 ∂2θ |
|
|
3 |
|
(5.5) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ∂x2 |x=hn + O(h |
) , |
||||||||||||
äåθn±1(t) = θ(h(n + 1), t) = θ(hn, t) ±h ∂x |x=hn + |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
âæå âiäîìå |
h ñèíó1. Пiдстордонавляючи(С€):цей розклад в рiвн. (5.4) отриму¹мо |
|||||||||||||||||||||||
Ввiвши новий масштаб довжини 2 |
θxx = − sin θ . |
|
|
|
|
|
|
(5.6) |
||||||||||||||||
|
|
θτ τ |
− |
κh¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√
межн5стандартномуозгля.1.2 м)еМола довгийцюдельвиглядiжутьок(зланцюжкмаятникпев(3.1)ою.вдолеюмасиξзв'язаних=наближеx/(h κ¯)ня,маятникiвотрима¹моможнавважатирiвнянняйогоСбезв€ -
|
|
íàì |
ò |
нанизаних на стриженьгравiтaцi¨,. Спряму¹мозв'язаних динвiсь з однимвздовжднаковими |
||||||||||||||||
Маятникипружплощинi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
çíàднознахдятьс |
ïiä äi¹þ |
|
|
|
розт шованiXна вiдстанiстриж я. |
||||||||||||
йомуiддного |
ìî |
|
обертатисленнянавколо осi стрижня |
перпендикулярa äèíié |
||||||||||||||||
âàãè |
θn |
Y Z. Êóò âiäõ |
|
|
|
|
nйогомаятник вiд його |
ëî åííÿ ðiâ - |
||||||||||||
ì๠|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
амiльт нiан ланцюжка |
||||
|
наступнийбуде |
вигляд:чно оп |
сувати |
|
еволюцiю. |
|
|
|
|
|||||||||||
äå |
|
H = |
n |
" |
|
2n |
|
+ 2a (θn+1 − θn)2 + M gl(1 − cos θn)# . |
(5.7) |
|||||||||||
|
|
|
|
X |
|
|
˙2 2 |
|
|
κ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
M θ l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
вза¹мозе ногодi¨отримуяжiння,¹ться |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Виразстрижняg - дляприскдовжиниенергi¨ня |
|
|
|
|
|
|
|
|
κ içïêðипущення,утильнажорсткiстьщопружнапружиниенергiя1. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
a äîðiâíþ¹: |
|
dx → |
2a (θn+1 − θn)2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
Wtor = 2 |
Z0 |
dx |
|
|
||||||||||||
Ввiвши безрозмiрний чаñκ |
|
a |
|
dθ |
2 |
|
κ |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
κ τ = tp |
|
одержу¹мо дискретне рiвняння С : |
||||||||||||
|
|
|
d2θn |
|
|
g/l |
||||||||||||||
даленiредньомуЗдiйснивши1Длянатакоговiдстанроздкоdτ 2 |
− M gl2a (θn+1 |
− 2θn + θn−1) + sin θn = 0 . |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
записупорядкуiëi),üíòèнуальнеприхенеðãçäiéñíèтовщ¨димонеобхiднонаближти,допружинпоклавшивженнязробвiдомоготистандартнимприпущення,нам рiвняннячиномщо вiдно(такñнiинусповороти,як-i вздовжпопе(5дон.8)-. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
òегралуовщиноюдо.пружинирiзницiможнамивзагалi |
|
ехту¹мо, то це вико¹днорiднiстьмалими,ну¹тьс тобаврозподiлуòîматичноповоротiв. Перехiд. Оскiлькивiд- |
||||||||||||||||||
пружини |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
R |
θ/ |
x 1 |
|