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摘 要:本文,我們给出了关于时间的分数阶K-S方程的一个精确解。这里的分数阶导数是在局部分数阶导数的意义下讨论的。这种解对于物理学家解释相关物理现象具有重要意义。
关键词:Kuramoto-Sivashinsky(K-S)方程;局部分数阶导数;精确解
1 引言
考虑下面的分数阶Kuramoto——Sivashinsky(K-S)方程:
(1)
这里Du表示局部分数阶导数。
K-S方程有很强的物理背景,已有大量作者进行了研究([1、3、5])。
本文,我们在文献[1]研究的基础上,研究方程(1)的精确解. 这对于物理学家探讨物理现象具有重要意义。
2 预备知识
最近,由于局部分数阶导数在描述物理现象方面的优势,已经吸引了大量研究者的注意[8]。这里,我们仅给出局部分数阶导数的定义和它的链锁求导法则。
定义:函数f(x)在x0处的局部α阶导数D■■f(x)定义为[8]:
这里 , 为著名的伽马函数。
这种导数具有下面简单的链锁求导法则:
3 主要结果
设 , 使用局部导数的链锁法则,将它们代入方程(1),我们可得:
上面的方程可用tanh-sech[6]方法求解. 我们可求得:
从而我们得到方程(1)的精确解:
这里我们使用了 这个奇函数性质。
4 结论
本文,我们给出了关于时间的分数阶K-S方程的一个精确解. 这里的分数阶导数是在局部分数阶导数的意义下讨论的. 这种解对于物理学家解释相关物理现象具有重要意义。
参考文献
[1]Sahoo S, Ray S S. New approach to find exact solutions of time-fractional Kuramoto-Sivashinsky equation[J]. Physica A Statistical Mechanics & Its Applications, 2015, 434:240-245.
[2]A.H. Khater, R.S. Temsah, Numerical solutions of the generalized Kuramoto-Sivashinsky equation by Chebyshev spectral collocation methods, Comput.Math. Appl. 56(2008)1465-1472.
[3]A.M. Wazwaz, New solitary wave solutions to the Kuramoto-Sivashinsky and the Kawahara equations, Appl. Math. Comput. 182(2006)1642-1650.
[4]M. Kurulay, A. Secer, M.A. Akinlar, A new approximate analytical solution of Kuramoto-Sivashinsky equation using homotopy analysis method, Appl.Math. Inf. Sci. 7 (1) (2013) 267-271.
[5]L. Debnath, Nonlinear Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, second ed., Birkh?usher, Boston, USA, 2005.
[6]J.D.M. Rademacher, R.W.Wattenberg, Viscous shocks in the destabilized Kuramoto-Sivashinsky equation, J. Comput. Nonlinear Dyn. 1(2006)336-347.
[7]A.M. Wazwaz, The tanh method: solitons and periodic solutions for the Dodd-Bullough-Mikhailov and the Tzitzeica-Dodd-Bullough equations, Chaos Solitons Fractals 25(2005)55-63.2013(97)(2013)1-8.
[8]G. Jumarie, Modified Riemann-Liouville derivative and fractional Taylor series of nondifferentiable functions further results, Comput. Math. Appl. 51(2006)1367-1376.
[9]Li, X., Essex, C., and Davison, M., A Local Fractional Derivative, (2003), Pro-ceedings of the First Symposium on Fractional Derivatives and Their Applications,American Society of Mechanical Engineering, Sep 2-6, 2003.
关键词:Kuramoto-Sivashinsky(K-S)方程;局部分数阶导数;精确解
1 引言
考虑下面的分数阶Kuramoto——Sivashinsky(K-S)方程:
(1)
这里Du表示局部分数阶导数。
K-S方程有很强的物理背景,已有大量作者进行了研究([1、3、5])。
本文,我们在文献[1]研究的基础上,研究方程(1)的精确解. 这对于物理学家探讨物理现象具有重要意义。
2 预备知识
最近,由于局部分数阶导数在描述物理现象方面的优势,已经吸引了大量研究者的注意[8]。这里,我们仅给出局部分数阶导数的定义和它的链锁求导法则。
定义:函数f(x)在x0处的局部α阶导数D■■f(x)定义为[8]:
这里 , 为著名的伽马函数。
这种导数具有下面简单的链锁求导法则:
3 主要结果
设 , 使用局部导数的链锁法则,将它们代入方程(1),我们可得:
上面的方程可用tanh-sech[6]方法求解. 我们可求得:
从而我们得到方程(1)的精确解:
这里我们使用了 这个奇函数性质。
4 结论
本文,我们给出了关于时间的分数阶K-S方程的一个精确解. 这里的分数阶导数是在局部分数阶导数的意义下讨论的. 这种解对于物理学家解释相关物理现象具有重要意义。
参考文献
[1]Sahoo S, Ray S S. New approach to find exact solutions of time-fractional Kuramoto-Sivashinsky equation[J]. Physica A Statistical Mechanics & Its Applications, 2015, 434:240-245.
[2]A.H. Khater, R.S. Temsah, Numerical solutions of the generalized Kuramoto-Sivashinsky equation by Chebyshev spectral collocation methods, Comput.Math. Appl. 56(2008)1465-1472.
[3]A.M. Wazwaz, New solitary wave solutions to the Kuramoto-Sivashinsky and the Kawahara equations, Appl. Math. Comput. 182(2006)1642-1650.
[4]M. Kurulay, A. Secer, M.A. Akinlar, A new approximate analytical solution of Kuramoto-Sivashinsky equation using homotopy analysis method, Appl.Math. Inf. Sci. 7 (1) (2013) 267-271.
[5]L. Debnath, Nonlinear Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, second ed., Birkh?usher, Boston, USA, 2005.
[6]J.D.M. Rademacher, R.W.Wattenberg, Viscous shocks in the destabilized Kuramoto-Sivashinsky equation, J. Comput. Nonlinear Dyn. 1(2006)336-347.
[7]A.M. Wazwaz, The tanh method: solitons and periodic solutions for the Dodd-Bullough-Mikhailov and the Tzitzeica-Dodd-Bullough equations, Chaos Solitons Fractals 25(2005)55-63.2013(97)(2013)1-8.
[8]G. Jumarie, Modified Riemann-Liouville derivative and fractional Taylor series of nondifferentiable functions further results, Comput. Math. Appl. 51(2006)1367-1376.
[9]Li, X., Essex, C., and Davison, M., A Local Fractional Derivative, (2003), Pro-ceedings of the First Symposium on Fractional Derivatives and Their Applications,American Society of Mechanical Engineering, Sep 2-6, 2003.