코테베그-드 브리스 방정식(KdV equation)

수학노트
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개요

  • any localized nonlinear wave which interacts with another (arbitrary) local disturbance and always regains asymptotically its exact initial shape and velocity (allowing for a possible phase shift)

 

 

러셀(John Scott Russell)의 관찰 

  • Using a wave tank, he demonstrated four facts
    • First, solitary waves have a hyperbolic secant shape.
    • Second, a sufficiently large initial mass of water produces two or more independent solitary waves.
    • Third, solitary waves cross each other “without change of any kind.”
    • Finally, a wave of height h and traveling in a channel of depth d has a velocity given by the expression (where g is the acceleration of gravity), implying that a large amplitude solitary wave travels faster than one of low amplitude.

 

 

 

코테베그-드 브리스 방정식 (KdV equation)

  • \(u_{xxx}=u_t+6uu_x\)
  • 1-soliton 해의 유도

\(u(x,t)=f(x-ct)\)로 두자.

\(f'''= 6ff'-cf'\)

\(f''=3f^2-cf+b\)

\(f''f'=(3f^2-cf+b)f'\)

\(\frac{1}{2}(f')^2=f^3-\frac{c}{2}f^2+bf+a\)

 

 

역사

  • 1844 러셀이 관찰과 실험을 통해 솔리톤을 발견
  • 1895 코테베그와 드 브리스가 1-솔리톤의 해석적 해를 구함
    • 러셀의 발견을 모형화하고 미분방정식을 도입
  • 1965 자부스키와 크루스칼의 수치해석적 연구
    • 두 솔리톤(1-soliton)의 상호작용
    • 크기가 다른 두 솔리톤이 깔끔하게 상호작용한다는 사실을 발견
  • John Scott Russell and the solitary wave
  • 수학사 연표

 

 

메모

 

 

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사전 형태의 자료

 

 

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