物理百科

KdV (科特韦格-德维李斯)方程

2022-12-30

KdV equation

简介

1894年Korteweg和de Vries建立了KdV方程

   (1)

描述流体力学中浅水波的运动,解释了水面上能够出现孤波的现象.1960年以后KdV方程被应用到相当广泛的物理领域中. 例如,等离子体的离子声波和磁流体波,弹性力学的纵向弥散波,非线性晶体的低温热激发声子,以及统计力学中著名的Fermi-Pasta-Ualm问题的研究,均可归结为不同初值问题的KdV方程.由于其普适性和重要性,KdV方程已成为解决数学物理问题的基本方程之一.

研究KdV方程解的行为导致了反散射方法的创立.KdV方程成了第 一个运用反散射方法精确求解的非线性发展方程.

KdV方程(1)的Lax表象是L=[L,A]在此表象中,Schrodinger算子L的本征值与时间无关,在无反射势和迅速衰减情形下利用反散射方法可以求得(1)的N孤子解,它们对应着算子L的离散本征值.在周期性初值条件下,KdV方程的解表现为准周期动力学形式.KdV方程此情形下的求解较之迅速衰减的情形远为复杂,它要求发展具有周期势的Schrodinger方程理论.这时,KdV解由若干个和孤子解相类似的周期和准周期函数构成,亦即以有限带势为背景的孤子和用椭圆函数表示的有限带势.

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