离散可积系统
批准号:
11931017
项目类别:
重点项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
耿献国
依托单位:
学科分类:
可积系统及其应用
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
耿献国
中文摘要
研究与4×4离散矩阵谱问题相联系的Lax矩阵导出的四方曲线及紧化给出的四叶Riemann面,讨论Baker-Akhiezer函数和亚纯函数的性质。引入Abel坐标并拉直离散流和连续流。发展一个系统的方法求解与4×4离散矩阵谱问题相联系离散孤子方程的代数几何解。寻找新的可积尖孤子方程和相应有限维可积系统,进而揭示隐藏的新正交性。研究2+1维可积系统的可积离散化,设计相应的数值格式进行数值模拟。围绕寻找新的序列变换及相应的可积加速收敛算法开展研究。研究连分式理论与离散可积系统的联系和通过离散可积系统计算pfaffian的数值算法等新问题。探讨Hamiltonian、Hirota离散化、直接线性化等多种经典可积离散化方法的推广,研究它们在超可积/超对称可积系统研究中应用。研究超对称格点规范理论、超对称正交多项式与超对称离散可积系统的关系。构造新超离散可积和超对称离散可积系统并研究它们的性质。
英文摘要
The theory of solitons and integrable systems allows one to study a wide range of phenomena and problems arising from physics, biology, and pure and applied mathematics. The development of soliton theory and integrable systems has profoundly affected many scientific disciplines, e.g., physics, mathematics, computer science, biology, chemistry, and etc., offering a new understanding of many nonlinear phenomena. Besides, integrable systems have been found to be associated with many areas in mathematical physics. Integrable systems also bridge strong interdisciplinary links among these areas...The theory of tetragonal curves and its application in discrete integrable system are studied, from which a systematic method is developed to construct the algebro-geometric solutions of discrete soliton equations associated with 4×4 discrete matrix spectral problems. The Lax matrices related to the 4×4 discrete matrix spectral problems lead to tetragonal curves and four-sheeted Riemann surfaces by their compactification. Then we introduce the meromorphic functions and Baker–Akhiezer functions on the four-sheeted Riemann surfaces and discuss their properties. A basis for holomorphic differentials are constructed on the four-sheeted Riemann surfaces. The asymptotic expansions for three kinds of Abel differentials are given near infinite points and zero ones. The Abel map, Abel-Jacobi coordinate and meromorphic differential on the four-sheeted Riemann surfaces are introduced to straighten discrete flow and continuous flow. On basis of the expansions of the Riemann theta function representation for meromorphic functions and Baker–Akhiezer functions, we obtain algebro-geometric quasi-periodic solution solutions of discrete soliton equations with physical background associated with 4×4 discrete matrix spectral problems. New integrable peakon equations and the corresponding finite dimensional integrable systems will be found to reveal the hidden new orthogonality. We study the integrable discretization of some 2+1-dimensional integrable systems with physical background and designs corresponding numerical schemes for numerical simulation. The focus is to find a new sequence transformation and the corresponding integrable accelerated convergence algorithm. Besides, some new issues such as link between continuous fraction theory and discrete integrable systems, and the numerical algorithm of computing Pfaffian via discrete integrable systems etc. will be touched upon. Typical methods of discretization such as the Hamiltonian method, Hirota method, direct linearization method, Backlund/Darboux transformation approach will be examined and generalized so that they may be applied to the study of super and supersymmetric integrable systems. The interplay between the lattice gauge theory and the supersymmetric orthogonal polynomials and supersymmetric integrable systems will be persuaded. In this way, new discrete integrable systems of super andsupersymmrtric types will be obtained and thier properties will be studied.
本项目主要研究离散可积系统及其数学理论和方法。我们研究了四方曲线理论应用到离散孤子方程代数几何解的构造, 求得了一批与4×4矩阵谱问题相联系的离散型和连续型孤子方程族的代数几何解,包括Bogoyavlensky格2(3)方程族、广义离散Volterra方程族、半离散的Boussinesq方程族等。我们研究了 Frobenius-Stickelberger-Thiele (FST)多项式和相联系的连续时间可积晶格。引入一族双正交关系并给出由无限维可积晶格导出的FST多项式的演化。建立了FST晶格的有限截断与修正Camassa-Holm的关系。从正交多项式构造了不同维度中心仿射空间中的不变曲线流及其行列式解,其二维情形对应的是标准的正交多项式和对称正交多项式,相联系的可积系统是Toda 和Volterra晶格方程。我们将非线性最速下降法推广到研究多分量可积非线性演化方程并且获得了Gross-Pitaevskii方程、耦合非线性Schrödinger方程、耦合复的短脉冲方程、Harry Dym型方程等Cauchy问题解的长时间渐近行为。系统地研究了超对称Two-boson族的达布变换和其解结构。提出了一个反向变换,将Geng-Xue方程与Boussinesq方程族的第一个负流联系起来,得到了Geng-Xue方程的多扭结解的参数表示。建立Riemann-Hilbert问题并且研究了其零点结构,在无反射情况下获得相应AB方程和耦合修正复短脉冲方程等的N孤子公式。我们发展了一种新的方法,利用 Bäcklund变换和非线性叠加公式生成一些可积模型的 lump解,包括KPI方程、椭圆Toda方程和BKP方程等。我们研究了mKdV-sine-Gordon模型的三周期波解的数值计算和mKdV-sG方程可积离散化的仿真方法,进而将其推广到其它的孤子方程。从Pfaffians的角度可以将其看作是对Aitken变换的直接推广,然后构造相应的收敛加速算法并给出了该算法的应用实例。进而找到了一种通过Pfaffians推广Shanks变换的方法,从而得到了更大的一类新的序列变换并提出了相应的递归算法。我们给出超KdV方程的Bäcklund变换和非线性叠加公式,将其解释为离散可积系统,证明其多维相容性。导出一些新的超可积方程并建立互反向变换、哈密顿结构、非局域对称、Bäcklund变换等性质。
四方曲线与孤子方程的拟周期解
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批准号:11871440
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项目类别:面上项目
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资助金额:53.0万元
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批准年份:2018
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负责人:耿献国
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依托单位:
可积系统的代数与几何结构
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批准号:11331008
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项目类别:重点项目
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资助金额:240.0万元
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批准年份:2013
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负责人:耿献国
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依托单位:
三角曲线与孤子方程的代数几何解
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批准号:11171312
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2011
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负责人:耿献国
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依托单位:
代数曲线在可积系统研究中的应用
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批准号:10871182
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2008
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负责人:耿献国
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依托单位:
高维孤子方程的分解及其显式解
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批准号:10471132
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项目类别:面上项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2004
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负责人:耿献国
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依托单位:
连续的和离散的高维孤子方程的代数几何解
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批准号:10071075
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项目类别:面上项目
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资助金额:14.0万元
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批准年份:2000
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负责人:耿献国
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依托单位:
离散型特征值问题非线性化产生的可积辛映射
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批准号:19671074
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项目类别:面上项目
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资助金额:5.5万元
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批准年份:1996
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负责人:耿献国
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依托单位:
离散的和连续的可积系统
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批准号:19301034
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:2.0万元
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批准年份:1993
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负责人:耿献国
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依托单位:
国内基金
海外基金