一类非线性双曲型发展方程的孤子解

研究了一类非线性发展方程.首先在无扰动情形下,利用待定函数和泛函同伦映射方法得到了非扰动发展方程的孤子精确解和扰动方程的任意次近似行波孤子解.接着引入一个同伦映射,并选取初始近似函数,再用同伦映射理论,依次求出非线性双曲型发展扰动方程孤子解的各次近似解析解.再利用摄动理论举例说明了用该方法得到的近似解析解的有效性和各次近似解的近似度.最后,简述了用同伦映射方法得到的近似解的意义,指出了用上述方法得到的各次近似解具有便于求解、精度高等优点.     

一类大气尘埃等离子体扩散模型研究

研究了一类大气非线性尘埃等离子体扩散方程初值问题.首先在无扰动情形下,利用Fourier变换方法得到了尘埃等离子体扩散方程初值问题的精确解,接着引入一个同伦映射,并选取初始近似函数,再用同伦映射理论,依次求出了非线性尘埃等离子体扰动初值问题的各次近似解析解.并引用不动点理论,指出了近似解析解的有效性和各次近似解的近似度,通过举例, 用模拟曲线和表格作了近似对照.最后,简述了用同伦映射方法得到的近似解的物理意义.简叙了用上述方法得到的各次近似解具有便于求解、精度高等优点.     

一类非线性强阻尼扰动发展方程的解

研究了在数学、力学中广泛出现的一类三阶非线性强阻尼发展扰动偏微分方程,并求其近似解析解.首先,构造一个泛函同伦映射,将方程的解表示以人工参数的幂级数形式,代入同伦映射,得到一个非线性扰动方程解的逐次迭代关系式,并考虑对应的一个无扰动项情形下的强阻尼发展方程,利用Fourier变换理论,求出其精确解.其次,以得到的精确解为同伦映射迭代式的初始函数,通过非线性扰动方程解的迭代关系式,再用Fourier变换法求解对应的方程.最后,便依次地得到了非线性强阻尼发展扰动偏微分方程的各次近似解析解.用上述方法得到的各次近似解,具有便于求解、精度高等特点.     

广义高维Klein-Gordon强迫扰动方程的孤子解

利用同伦映射方法研究了一类非线性广义强迫扰动Klein-Gordon方程.首先利用双曲正切待定系数法求得了无扰动项典型方程的孤子解.然后利用同伦映射原理得到了强迫扰动Klein-Gordon方程的任意次近似孤子解.最后叙述了得到的近似孤子解是一个解析展开式,还能对它进行解析运算.这对使用简单的模拟方法得到的近似解是达不到的.     

二阶非线性微分方程边值问题的同伦分析解

研究了结合变量替换应用同伦分析方法,去求解二阶非线性微分方程的两点边值问题,并得到了逼近解析解的函数级数形式.给出了应用同伦分析方法求解二阶非线性问题的三个实例,显示了同伦分析方法可以比较有效地求解非线性问题.     

同伦分析法求解Burgers方程的初边值问题

采用同伦分析法求解了Burgers方程的一初边值问题,得到了它的近似解析解.在不同粘性系数情形下,对近似解与精确解进行了比较,发现在粘性系数不是非常小的情况下,用此方法得到的解析解与精确解符合地很好.     

非线性Duffing扰动振子共振机制的研究

研究了一类广义Duffing扰动共振机制.利用泛函分析同伦映射方法,构造了求得问题渐近解的迭代关系式.首先求出了Duffing模型的初始近似函数;其次利用迭代关系依次求出了模型的各次渐近解;然后通过举例,说明了用泛函同伦映射方法得到的广义Duffing扰动振子随机共振机制的近似解简单而有效.讨论了得到的渐近解的意义.     

广义Schr(o)dinger扰动耦合系统孤子解

研究了一类广义非线性Schr(o)dinger扰动耦合系统.首先,利用待定系数投射的特殊方法求得了相应的无扰动耦合系统的孤子精确行波解.然后,选定对应的无扰动耦合系统的精确行波解作为扰动系统的初始近似,再用同伦分析方法,构造了一组同伦映射,依次得到原扰动耦合系统的各次近似解.最后通过举例,并参照摄动理论可以看出:由同伦分析方法得到的广义非线性Schr(o)dinger扰动耦合系统的近似解方便而有效.     

基于同伦分析法的威布尔分布极大似然估计

威布尔(Weibull)分布极其广泛地被应用于生存分析和可靠性分析中,其形状参数和尺度参数在应用中通常用极大似然法及其相关数值方法来估计.在统计学文献中,首次利用同伦分析法方便地找到了Weibull分布中参数极大似然估计的近似解析表达式,从而对繁琐且不太可靠的数值方法提供了一个重要补充;特别地,由于利用了同伦分析法中的收敛控制参数,从而可保证得到的近似解析表达式的收敛性.蒙特卡洛模拟表明,所提出的近似解析方法具有相当高的可行性和精确性.从模拟结果可以得出,在统计学中同伦分析法可避开摄动法过分依赖小参数的缺点,且其近似解析解非常精确;利用同伦分析法,统计学中很多其它情形下的极大似然估计的近似解析表达式也可求得.     

解约束非凸规划问题的同伦方法的收敛性定理

本文在利用组合内点同伦方法求解约束非凸规划问题时,得到了一些新的收敛性定理.证明了同伦映射为正则映射的条件下,选取合适的同伦方程,用此同伦方法得到的K-K-T点一定是问题局部最优解.     

一类病毒自身发生变异的传染病模型的近似解

针对一类病毒变异前后传染病患者具有不同传染率的情形,利用同伦映射方法,得到其相应分阶段传播的动力学生态模型的渐近解.     

流行性传染病动力学模型的近似解

研究了一类流行性传染病.描述了传播动力学的生态模型.利用同伦映射理论和方法,得到了相应模型的近似解.     

Approximate analytic solutions for a two-dimensional mathematicalmodel of a packed-bed electrode using the Adomian decomposition method

In this paper we solve a system of second-order partial differential equations with non-standard boundary conditions. This system of equations is a mathematical model that describes distributions of the overpotential and reactant concentration in a working packed-bed electrode for an electrochemical reactor. To ensure the existence and uniqueness of the solutions for this model we choose standard instead of non-standard boundary conditions, and obtain approximate analytic solutions in the form of a series that rapidly converges using the Adomian decomposition method. The method is easily implemented using the symbol operations of scientific computational software such as MATLAB.     

一类具功能反应的离散捕食-被捕食系统的正周期解

得到了一类具功能反应的离散捕食-被捕食生物数学模型正周期解的存在性条件.利用拓扑度理论中的重合度方法,既考虑了模型中生长函数的非单调性,也考虑到了功能反应函数的非单调及不可微性.为同伦映射的构造提供了一种较为一般的方法,即一步到位构造一个多项式(列)函数作为抽象算子的同伦映射,在一定程度上改善了已有的结果.     

A numerical approach to solve the model for HIV infection of CD4+T cells

In this study, we will obtain the approximate solutions of the HIV infection model of CD4⁺T by developing the Bessel collocation method. This model corresponds to a class of nonlinear ordinary differential equation systems. Proposed scheme consists of reducing the problem to a nonlinear algebraic equation system by expanding the approximate solutions by means of the Bessel polynomials with unknown coefficients. The unknown coefficients of the Bessel polynomials are computed using the matrix operations of derivatives together with the collocation method. The reliability and efficiency of the proposed approach are demonstrated in the different time intervals by a numerical example. All computations have been made with the aid of a computer code written in Maple 9.     

Self-Similar Parabolic Optical Solitary Waves

We study solutions of the nonlinear Schrödinger equation (NLSE) with gain, describing optical pulse propagation in an amplifying medium. We construct a semiclassical self-similar solution with a parabolic temporal variation that corresponds to the energy-containing core of the asymptotically propagating pulse in the amplifying medium. We match the self-similar core through Painlevé functions to the solution of the linearized equation that corresponds to the low-amplitude tails of the pulse. The analytic solution accurately reproduces the numerically calculated solution of the NLSE.     

有界多连通区域数值保角变换的GMRES(m)法北大核心CSCD

求解复杂多连通区域的保角变换函数是困难的.针对这一问题,该文将求解保角变换函数转化为利用模拟电荷法求解一对定义在问题区域上的共轭调和函数,再根据边界条件建立约束方程,并利用GMRES(m)(the generalized minimal residual method)算法求解约束方程,获得了模拟电荷,进而构造了高精度的近似保角变换函数,将有界多连通区域映射为三种无界正则狭缝域.数值实验验证了该文算法的有效性.     

Multiscaling analysis of a slowly varying anaerobic digestion model

We construct the slowly varying limiting state solutions to a nonlinear dynamical system for anaerobic digestion with Monod-based kinetics involving slowly varying model parameters arising from slow environmental variation. The advantage of these approximate solutions over numerical solutions is their applicability to a wide range of parameter values. We use these limiting state solutions to develop analytic approximations to the full nonlinear system by applying a multiscaling technique. The approximate solutions are shown to compare favorably with numerical solutions.