Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами

Предложен алгоритм построения асимптотических двухфазных солитоноподобных решений уравнения Кортевега - де Фриза с малым параметром при старшей производной. We propose an algorithm of the construction of asymptotic two-phase soliton-type solutions of the Korteweg – de Vries equation with a small pa...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Український математичний журнал
Date:2008
Main Authors: Самойленко, В.Г., Самойленко, Юл.І.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут математики НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/164488
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами / В.Г. Самойленко, Юл.І. Самойленко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 3. — С. 388–397. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-164488
record_format dspace
spelling Самойленко, В.Г.
Самойленко, Юл.І.
2020-02-09T16:20:50Z
2020-02-09T16:20:50Z
2008
Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами / В.Г. Самойленко, Юл.І. Самойленко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 3. — С. 388–397. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
1027-3190
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/164488
517.9
Предложен алгоритм построения асимптотических двухфазных солитоноподобных решений уравнения Кортевега - де Фриза с малым параметром при старшей производной.
We propose an algorithm of the construction of asymptotic two-phase soliton-type solutions of the Korteweg – de Vries equation with a small parameter at the higher derivative.
uk
Інститут математики НАН України
Український математичний журнал
Статті
Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
Asymptotic two-phase solitonlike solutions of the singularly perturbed Korteweg-de Vries equation with variable coefficients
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
spellingShingle Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
Самойленко, В.Г.
Самойленко, Юл.І.
Статті
title_short Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
title_full Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
title_fullStr Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
title_full_unstemmed Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами
title_sort асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння кортевега - де фріза зі змінними коефіцієнтами
author Самойленко, В.Г.
Самойленко, Юл.І.
author_facet Самойленко, В.Г.
Самойленко, Юл.І.
topic Статті
topic_facet Статті
publishDate 2008
language Ukrainian
container_title Український математичний журнал
publisher Інститут математики НАН України
format Article
title_alt Asymptotic two-phase solitonlike solutions of the singularly perturbed Korteweg-de Vries equation with variable coefficients
description Предложен алгоритм построения асимптотических двухфазных солитоноподобных решений уравнения Кортевега - де Фриза с малым параметром при старшей производной. We propose an algorithm of the construction of asymptotic two-phase soliton-type solutions of the Korteweg – de Vries equation with a small parameter at the higher derivative.
issn 1027-3190
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/164488
citation_txt Асимптотичні двофазові солітоноподібні розв'язки сингулярно збуреного рівняння Кортевега - де Фріза зі змінними коефіцієнтами / В.Г. Самойленко, Юл.І. Самойленко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 3. — С. 388–397. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT samoilenkovg asimptotičnídvofazovísolítonopodíbnírozvâzkisingulârnozburenogorívnânnâkortevegadefrízazízmínnimikoefícíêntami
AT samoilenkoûlí asimptotičnídvofazovísolítonopodíbnírozvâzkisingulârnozburenogorívnânnâkortevegadefrízazízmínnimikoefícíêntami
AT samoilenkovg asymptotictwophasesolitonlikesolutionsofthesingularlyperturbedkortewegdevriesequationwithvariablecoefficients
AT samoilenkoûlí asymptotictwophasesolitonlikesolutionsofthesingularlyperturbedkortewegdevriesequationwithvariablecoefficients
first_indexed 2025-11-25T21:04:15Z
last_indexed 2025-11-25T21:04:15Z
_version_ 1850546026019028992
fulltext UDK 517.9 V. H. Samojlenko, G. I. Samojlenko ( Ky]v. nac. un-t im. T. Íevçenka) ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY SYNHULQRNO ZBURENOHO RIVNQNNQ KORTEVEHA – DE FRIZA ZI ZMINNYMY KOEFICI{NTAMY We propose an algorithm of the construction of asymptotic two-phase soliton-type solutions of the Korteweg – de Vries equation with a small parameter at the higher derivative. PredloΩen alhorytm postroenyq asymptotyçeskyx dvuxfazn¥x solytonopodobn¥x reßenyj uravnenyq Korteveha – de Fryza s mal¥m parametrom pry starßej proyzvodnoj. 1. Vstup. Rivnqnnq Korteveha – de Friza [1] [ fundamental\nym rivnqnnqm su- çasno] fizyky. Znaçna uvaha do joho vyvçennq prydilq[t\sq zavdqky isnuvanng tak zvanyx solitonnyx [2, 3] rozv’qzkiv c\oho rivnqnnq. Qk vidomo [4], dlq riv- nqnnq Korteveha – de Friza spoçatku bulo pobudovano v qvnomu vyhlqdi odnoso- litonni rozv’qzky, a potim, za dopomohog metodu oberneno] zadaçi teori] rozsig- vannq, — dvo- ta bahatosolitonni rozv’qzky. Qk pravylo, solitonni rozv’qzky ne moΩna pobuduvaty u vypadku naqvnosti zminnyx koefici[ntiv u rivnqnni Korteveha – de Friza, a tomu dlq pobudovy po- dibnyx rozv’qzkiv u bahat\ox pracqx vykorystovuvalysq asymptotyçni metody. Zokrema, v [5 – 12] rozhlqnuto pytannq pro pobudovu asymptotyçnyx rozv’qzkiv rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy dlq riznyx typiv syn- hulqrnostej. Taki rozv’qzky pry pevnyx znaçennqx koefici[ntiv [ solitonnymy, a tomu vony otrymaly [5, 6] nazvu solitonopodibnyx rozv’qzkiv. U statti [5] pokazano, wo odnosolitonnyj rozv’qzok rivnqnnq Korteveha – de Friza z malog dyspersi[g vyhlqdu ut + 6uux + ε2ux x x = 0 (1) pry prqmuvanni maloho parametra ε do nulq svo[g hranyceg ma[ rozryvnu funkcig zminnyx ( , )x t ∈R2 . Tomu pry pobudovi asymptotyçnyx odnofazovyx solitonopodibnyx rozv’qzkiv synhulqrno zburenoho rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy [5 – 12] krim rozrobky alhorytmu pobudovy asymptotyçnoho rozv’qzku ta dovedennq ocinky joho toçnosti dovodyt\sq dodat- kovo znaxodyty deqku funkcig, wo vyznaça[ tak zvanu linig rozryvu. Analo- hiçna sytuaciq ma[ misce i u vypadku zadaçi pro znaxodΩennq asymptotyçnyx dvofazovyx solitonopodibnyx rozv’qzkiv rivnqnnq Korteveha – de Friza. Ce lehko pomityty z analizu formuly [4] dlq (toçnoho) dvosolitonnoho rozv’qzku rivnqnnq (1): u x t( , , )ε = 2 18 24 2 4 6 4 16 2 16 4 3 2 16 4 2 +     +     +    +         ch ch ch ch x t x t x t x t x t x t – – – – – – – ε ε ε ε ε ε , (2) qkyj pry t T> nablyΩeno moΩna podaty u vyhlqdi sumy dvox solitoniv u x t( , , )ε = 8 2 16 2 4 8 2 16 2 4 ch ch ch ch –2 –2 –2 –2 ( – ) ( – ) , – , ( – ) – ( – ) – , , x t C x t C t T x t C x t C t T ε ε ε ε +    + +    <     +     >      de C = ln 3 , T > 0 — deqka stala. Oçevydno, wo pry ε → 0 rozv’qzok u x t( , , )ε , wo vyznaça[t\sq formu- © V. H. SAMOJLENKO, G. I. SAMOJLENKO, 2008 388 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY … 389 logK(2), potoçkovo prqmu[ do rozryvno] funkci] vyhlqdu u x t( , ) = 6 16 3 2 4 0 6 0 η η η ( – ) ( – ), , ( ), , x t x t t x t + ≠ =     de η ξ( ) = 0 0 1 0 , , , . ξ ξ ≠ =     U danij statti rozhlqda[t\sq pytannq pro pobudovu dvofazovyx solitonopo- dibnyx asymptotyçnyx rozv’qzkiv rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy vyhlqdu ε2ux x x = a x ut( , )ε + b x uux( , )ε , (3) de a x( , )ε = a xk k k( ) = ∞ ∑ 0 ε , b x( , )ε = b xk k k( ) = ∞ ∑ 0 ε , funkci] a xk ( ), b xk ( ) ∈ C∞( )R1 , k ≥ 0. Na moΩlyvist\ pobudovy takyx rozv’qzkiv u vypadku, koly funkci] a x( , )ε ta b x( , )ε ne zaleΩat\ vid maloho parametra, bulo vkazano u [5]. NyΩçe zapro- ponovano alhorytm pobudovy asymptotyçnoho dvofazovoho solitonopodibnoho rozv’qzku rivnqnnq (3) ta navedeno tverdΩennq pro porqdok toçnosti pobudova- noho asymptotyçnoho rozv’qzku. 2. Osnovni prypuwennq i poznaçennq. Budemo prypuskaty, wo nezburena (ε = 0) dlq (3) zadaça a x ut0( ) + b x uux0( ) = 0 ma[ rozv’qzok u x t0( , ) , qkyj [ rozryvnym lyße na deqkyx hladkyx kryvyx x = = ϕs t( ) , t T∈[ ]0; , s = 1, 2, dlq qkyx vykonu[t\sq umova uzhodΩenosti ϕ1 0( ) = = ϕ2 0( ) . Analohiçno do [5] poznaçymo çerez G1 = G T1 0R R× [ ] ×( ); linijnyj prostir neskinçenno dyferencijovnyx funkcij f = f x t( , , )τ , ( , , )x t τ ∈ R × 0; T[ ] × R , takyx, wo dlq dovil\nyx nevid’[mnyx cilyx çysel n, m , q, p rivnomirno wodo ( , )x t na koΩnij kompaktnij mnoΩyni K � R × 0; T[ ] vykonugt\sq dvi taki umo- vy: 1) spravdΩu[t\sq spivvidnoßennq lim ( , , ) τ τ ∂ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ τ → +∞ n m m q q p pt x f x t = 0, ( , )x t K∈ , 2) isnu[ taka neskinçenno dyferencijovna funkciq f x t−( , ) , wo lim ( , , ) – ( , ) –τ α ατ ∂ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ τ → ∞ −( )n m m q qt x f x t f x t = 0, ( , )x t K∈ . Nexaj G1 0 = G T1 0 0R R× [ ] ×( ); — linijnyj pidprostir prostoru G 1 = = G1 R( × 0; T[ ] × R) neskinçenno dyferencijovnyx funkcij f = f x t( , , )τ , ( x, t, τ ) ∈ R × 0; T[ ] × R, takyx, wo rivnomirno wodo zminnyx ( , )x t na koΩnomu kom- pakti K � R × 0; T[ ] vykonu[t\sq umova ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 390 V. H. SAMOJLENKO, G. I. SAMOJLENKO lim ( , , ) –τ τ → ∞ f x t = 0. Poznaçymo çerez G2 0 = G2 0 R( × 0; T[ ] × R × R) linijnyj prostir neskinçen- no dyferencijovnyx funkcij f = f x t( , , , )τ τ1 2 , ( , , , )x t τ τ1 2 ∈ R × 0; T[ ] × R × R , dlq qkyx isnugt\ funkci] f1 ± = f x t1 2 ±( , , )τ , f2 ± = f x t2 1 ±( , , )τ ∈ G1 0 taki, wo dlq dovil\nyx nevid’[mnyx cilyx çysel α, q, p1, p2, β 1, β2 magt\ misce spiv- vidnoßennq lim ( , , , ) – ( , , ) τ β β β β α ατ ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ τ τ τ 1 1 1 1 2 21 1 2 1 2 1 2→ ±∞ ±( )p q qx t f x t f x t = 0, lim ( , , , ) τ β β β β α ατ ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ τ τ 2 1 1 1 2 22 1 2 1 2→ ±∞ (p q qx t f x t – f x t2 1 ± )( , , )τ = 0, ( , )x t K∈ . Ci rivnosti i podibni (analohiçni) dali slid rozumity qk okremi spivvidnoßennq, uKqkyx zminna, za qkog obçyslg[t\sq hranycq, prqmu[ lyße abo do + ∞ abo Ω doKK– ∞. Nexaj G2 = G2 R( × 0; T[ ] × R × R) — linijnyj prostir neskinçenno dyfe- rencijovnyx funkcij f = f x t( , , , )τ τ1 2 , ( , , , )x t τ τ1 2 ∈ R × 0; T[ ] × R × R , takyx, wo isnugt\ funkci] f1 ± = f x t1 2 ±( , , )τ , f2 ± = f x t2 1 ±( , , )τ ∈ G1 ta neskinçenno dyferencijovni funkci] u x t1 ±( , ) ta u x t2 ±( , ) taki, wo dovil\nyx nevid’[mnyx ci- lyx çysel α, q, p1, p2, β1, β2 vykonugt\sq spivvidnoßennq lim ( , , , ) τ β β β β α ατ ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ τ τ k k k p q qx t f x t → ±∞ ( 1 1 2 2 1 2 1 2 – f x t u x tk k ± ± )( , , ) – ( , )τ2 = 0, ( , )x t K∈ , k = 1, 2. Oznaçennq [5]. Funkciq u x t( , , )ε nazyva[t\sq asymptotyçno dvofazovog solitonopodibnog, qkwo dlq dovil\noho ciloho çysla N ≥ 0 ]] moΩna zobra- zyty u vyhlqdi u x t( , , )ε = Y x t S x t S x t N , , ( , ) , ( , ) ,1 2 ε ε ε    + O Nε +( )1 , de Y x tN ( , , , , )τ τ ε1 2 = j N j j ju x t V x t = ∑ +( ) 0 1 2ε τ τ( , ) ( , , , ) , τ1 = S x t1( , ) ε , τ2 = S x t2( , ) ε , Sk = S x tk ( , ), k = 1, 2, — neskinçenno dyferencijovni funkci] zminnyx ( , )x t ∈ ∈ R × 0; T[ ], taki, wo ∂ ∂ S x k kΓ ≠ 0, de Γk = ( , )x t{ ∈ R × 0; T[ ], S x tk ( , ) = 0} , k = 1, 2; u x tj ( , ), ( , )x t ∈ R × 0; T[ ], j = 1, N , — neskinçenno dyferencijovni funk- ci]; V x t0 1 2( , , , )τ τ ∈ G2 0 , V x tj ( , , , )τ τ1 2 ∈ G2. Asymptotyçnyj dvofazovyj solitonopodibnyj rozv’qzok zadaçi (3) ßuka[mo u vyhlqdi asymptotyçnoho rqdu u x t( , , )ε = Y x tN ( , , )ε + O Nε +( )1 , (4) de ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY … 391 Y x tN ( , , )ε = j N j j ju x t V t = ∑ +( ) 0 1 2ε τ τ( , ) ( , , ) , τ1 = x t– ( )ϕ ε 1 , τ2 = x t– ( )ϕ ε 2 , N — dovil\ne (fiksovane) natural\ne çyslo. Funkciq U x tN ( , , )ε = j N j ju x t=∑ 0 ε ( , ) nazyva[t\sq rehulqrnog çastynog asymptotyky (4), a funkciq V tN ( , , , )τ τ ε1 2 = j N j jV t = ∑ 0 1 2ε τ τ( , , ), — synhulqrnog çastynog asymptotyky (4). Pry c\omu Y x tN ( , , )ε = U xN ( , t, ε) + V tN ( , , , )τ τ ε1 2 . Kryvi x = ϕs t( ) , s = 1, 2, nazyvagt\sq kryvymy rozryvu i vyznaçagt\sq u procesi pobudovy asymptotyçnoho rozv’qzku. Vidpovidno do zahal\no] metodolohi] asymptotyçnyx metodiv dlq vyznaçennq koefici[ntiv asymptotyçnyx rozkladiv (4), vraxovugçy vyhlqd poxidnyx u xt( , t, ε), u x tx( , , )ε , u x tx x x( , , )ε , pislq ]x pidstanovky v rivnqnnq (3) znaxodymo ε ∂ ∂ ε ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ 2 3 3 3 3 1 3 3 1 2 2 3 1 2 2 3 2 3 1U x V V V VN N N N N+ + + +        = = a x U t V t V t V tN N N N( , ) – ( ) – ( )ε ∂ ∂ ∂ ∂ ε ∂ ∂τ ϕ ε ∂ ∂τ ϕ+ ′ ′    1 1 1 1 2 2 + + b x U x V V U VN N N N N( , )ε ∂ ∂ ε ∂ ∂τ ε ∂ ∂τ + +    +( )1 1 1 2 K+K g x tN ( , , , , )τ τ ε1 2 , de g x tN ( , , , )τ ε = O Nε +( )1 — deqka neskinçenno dyferencijovna funkciq svo]x arhumentiv, wo vyznaça[t\sq rekurentnym (wodo j) çynom za funkciqmy Y xj ( , t, τ τ ε1 2, , ), j = 0 1, –N . Sprqmovugçy τ1 do + ∞ ta τ2 do + ∞, dlq rehulqrno] çastyny asympto- tyky ma[mo a x u t0 0( ) ∂ ∂ + b x u u x0 0 0( ) ∂ ∂ = 0, a x u t j 0( ) ∂ ∂ + b x u u xj0 0( ) ∂ ∂ + b x u u x j 0 0( ) ∂ ∂ = F x tj ( , ) , j = 1, N , de funkci] F x tj ( , ) vyznaçagt\sq rekurentnym çynom pislq znaxodΩennq funkcij u x t0( , ), u x t1( , ), … , u x tj – ( , )1 , j = 1, N . 3. Vyznaçennq synhulqrno] çastyny asymptotyky. Analohiçno [7, 8] synhulqrna çastyna asymptotyky (4) vyznaça[t\sq na koΩnij iz kryvyx x = = ϕs t( ) , s = 1, 2. Dlq znaxodΩennq funkcij V t0 1 2( , , )τ τ ma[mo kvazilinijne od- noridne rivnqnnq z çastynnymy poxidnymy vyhlqdu ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ 3 0 1 3 3 0 1 2 2 3 0 1 2 2 3 0 2 33 3 V V V V+ + + = = a x t b x u x t V 0 1 0 0 0 1 ( ) – ( ) ( ) ( , )′( ) +[ ]ϕ ∂ ∂τ + ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 392 V. H. SAMOJLENKO, G. I. SAMOJLENKO + a x t b x u x t V 0 2 0 0 0 2 ( ) – ( ) ( ) ( , )′( ) +[ ]ϕ ∂ ∂τ + b x V V V 0 0 0 1 0 2 ( ) ∂ ∂τ ∂ ∂τ +    , (5) de znaçennq funkci] V t0 1 2( , , )τ τ ta ]] poxidnyx obçyslg[t\sq takym çynom: dlq vypadku kryvo] x = ϕ1( )t v toçci t t t , , ( ) – ( ) 0 1 2ϕ ϕ ε     , a dlq vypadku kryvo] x = ϕ2( )t v toçci t t t , ( ) – ( ) , ϕ ϕ ε 2 1 0    , t T∈[ ]0; . Pry c\omu znaçennq funkcij a x0( ), b x0( ) , u x t0( , ) vyznaçagt\sq na vidpovidnyx kryvyx x = ϕs t( ) , s = 1, 2. Funkci] V tj ( , , )τ τ1 2 , j = 1, N , vyznaçagt\sq iz systemy linijnyx neodnorid- nyx dyferencial\nyx rivnqn\ z çastynnymy poxidnymy vyhlqdu ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ ∂τ ∂ ∂τ 3 1 3 3 1 2 2 3 1 2 2 3 2 33 3 V V V Vj j j j+ + + = = a x t b x u x t Vj 0 1 0 0 1 ( ) – ( ) ( ) ( , )′( ) +[ ]ϕ ∂ ∂τ + a x t b x u x t Vj 0 2 0 0 2 ( ) – ( ) ( ) ( , )′( ) +[ ]ϕ ∂ ∂τ + + b x V V V V V V V V j j j j 0 0 1 0 2 0 1 0 2 ( ) ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂ ∂τ ∂ ∂τ + + +    + F j t( , , )τ τ1 2 , j = 1, N , (6) de znaçennq funkcij a x0( ), b x0( ) , u x t0( , ) vyznaçagt\sq vidpovidno na kryvyx x = ϕs t( ) , s = 1, 2, a znaçennq funkci] F j t( , , )τ τ1 2 znaxodqt\sq rekurentnym çynom pislq vyznaçennq znaçen\ funkcij V t0 1 2( , , )τ τ , V t1 1 2( , , )τ τ , … , V tj – ( ,1 τ1, τ2) na vidpovidnyx kryvyx. Qkwo poznaçyty çerez F j s t( , , )τ τ1 2 znaçennq funkci] F j t( , , )τ τ1 2 na kryvij x = ϕs t( ) , s = 1, 2, to, zokrema, budemo maty F1 1 2 s t( , , )τ τ = b t V u t t xs s s 0 0 0ϕ ∂ ϕ ∂ ( ) ( ),( ) ( ) + a t V ts s 0 0ϕ ∂ ∂ ( )( ) + + τ ϕs s sb t V′ ( )  0 0( ) + b t Vs s 1 0ϕ ( )( ) + τ ϕ ϕs s sb t u t t′ ( ) ( )0 0( ) ( ), + b t u t ts s1 0ϕ ϕ( ) ( ),( ) ( ) + + τ ϕ ∂ ϕ ∂s s sb t u t t x0 0( ) ( ),( ) ( ) + b t u t ts s0 1ϕ ϕ( ) ( ),( ) ( ) – ′ ( ) ′a t ts s0 1ϕ τ ϕ( ) ( ) – – a t t V s s 1 1 0 1 ϕ ϕ ∂ ∂τ ( ) ( )( ) ′   + τ ϕs s sb t V′ ( )  0 0( ) + b t Vs s 1 0ϕ ( )( ) + τ ϕ ϕs s sb t u t t′ ( ) ( )0 0( ) ( ), + + b t u t ts s1 0ϕ ϕ( ) ( ),( ) ( ) + τ ϕ ∂ ϕ ∂s s sb t u t t x0 0( ) ( ),( ) ( ) + b t u t ts s0 1ϕ ϕ( ) ( ),( ) ( ) – – ′ ( ) ′a t ts s0 2ϕ τ ϕ( ) ( ) – a t t V s s 1 2 0 2 ϕ ϕ ∂ ∂τ ( ) ( )( ) ′   , V s 0 = V t ts0 ϕ ( ),( ), s = 1, 2. Pobudova asymptotyçnoho dvofazovoho solitonopodibnoho rozv’qzku [ moΩ- lyvog, qkwo vykonugt\sq umovy uzhodΩennq vyhlqdu a t0 1ϕ ( )( ) = a t0 2ϕ ( )( ), b t0 1ϕ ( )( ) = b t0 2ϕ ( )( ), (7) u t t0 1ϕ ( ),( ) = u t t0 2ϕ ( ),( ) , Fk t1 1 2( , , )τ τ = Fk t2 1 2( , , )τ τ , k = 1, N , (8) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY … 393 de t T∈[ ]0; , τ1, τ2 ∈ R. Zaznaçymo, wo rivnist\ (8) pry k = 1 [ moΩlyvog, napryklad, u vypadku vykonannq takyx umov: ′ ( )b t0 1ϕ ( ) = ′ ( )b t0 2ϕ ( ) = 0, b t1 1ϕ ( )( ) = b t1 2ϕ ( )( ), ′ ( )a t0 1ϕ ( ) = ′ ( )a t0 2ϕ ( ) = 0, a t1 1ϕ ( )( ) = a t1 2ϕ ( )( ) , (9) ∂ ϕ ∂ u t t x 0 1( ),( ) = ∂ ϕ ∂ u t t x 0 2( ),( ) = 0, t T∈[ ]0; . Pry c\omu, qkwo vykonugt\sq umovy (7), (8), to V tj 1 1 2( , , )τ τ = V tj 2 1 2( , , )τ τ dlq vsix t T∈[ ]0; , τ1, τ2 ∈ R. Slid takoΩ zauvaΩyty, wo dlq dvosolitonnoho rozv’qzku (2) rivnqnnq Kor- teveha – de Friza umovy (7) – (9) vykonugt\sq. Nadali prypuska[mo, wo umovy (7), (8) magt\ misce. Rozhlqnemo pytannq pro isnuvannq rozv’qzku rivnqnnq (5). Vykona[mo v sys- temi dyferencial\nyx rivnqn\ (5), (6) zaminu zminnyx ξ = γ τ γ τ γ γ 2 1 1 2 2 1 ( ) – ( ) ( ) – ( ) t t t t , η = τ τ γ γ 1 2 2 1 – ( ) – ( )t t , (10) de γ j t( ) = – a t tj0 1ϕ ϕ( ) ( )( ) ′ + b t u t t0 1 0 1ϕ ϕ( ) ( ),( ) ( ), j = 1, 2. V rezul\tati rivnqnnq (5) nabere vyhlqdu dyferencial\noho rivnqnnq ∂ ∂ξ 3 0 3 V – b V Vs0 0 0( )ϕ ∂ ∂ξ + ∂ ∂η V0 = 0, qke za dopomohog zaminy zminnyx ξ1 = 1 6 0 1 2b ( )ϕ ξ    , η1 = 1 6 0 3 2b ( )ϕ η    zvodyt\sq do rivnqnnq Korteveha – de Friza z postijnymy koefici[ntamy vy- hlqdu ∂ ∂ξ 3 0 1 3 V – 6 0 0 1 V V∂ ∂ξ + ∂ ∂η V0 1 = 0. (11) Qk vidomo [6], dvosolitonnyj rozv’qzok rivnqnnq (11) zapysu[t\sq za dopomo- hog formuly V0 1 1( , )ξ η = – ln det ( )2 2 1 2 ∂ ∂ξ E G+ , (12) de E — odynyçna ( )2 2× -matrycq, a matrycq G ma[ vyhlqd G = c c c c c c 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 ( ) exp(– ) ( ) ( ) exp –( ) ( ) ( ) exp –( ) ( ) exp(– ) η κ ξ κ η η κ κ ξ κ κ η η κ κ ξ κ κ η κ ξ κ +( ) + +( ) +           , ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 394 V. H. SAMOJLENKO, G. I. SAMOJLENKO κ j t( ) = γ ϕ j t b t ( ) ( )1 6 0 1 2( )    , cj ( )η1 = c ej tj( ) ( )0 3 1κ η , cj ( )0 , j = 1, 2, — dovil\ni stali. Z (12) znaxodymo V0 1 1( , )ξ η = −   2 2 1 1 2 2 1 1κ κ ξc e– + 2 2 2 2 2 2 1κ κ ξc e– – – 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1c c e ( – ) – ( )κ κ κ κ κ κ ξ+ – c c e1 4 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 4 2 2 1 2 1 ( – ) ( ) (– – )κ κ κ κ κ κ κ κ ξ + – – c c e1 2 2 4 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 4 2 1 2 1 ( – ) ( ) (– – )κ κ κ κ κ κ κ κ ξ +   × × 1 2 2 4 1 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 1+ + + +     +c e c e c c e κ κ κ κ κ κ κ κ κ ξ κ ξ κ κ ξ– – – ( ) – ( – ) ( ) . Neskladno perekonatysq v tomu, wo dlq funkci] V0 1 1( , )ξ η vykonugt\sq spivvidnoßennq lim ( , , ) τ τ τ 1 0 1 2→ +∞ V t = f t01 2 + ( , )τ = – ( ) ( ) – – 4 0 1 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 κ κ τ κ τ κ c e c e A A+    , lim ( , , ) –τ τ τ 1 0 1 2→ ∞ V t = f t01 2 − ( , )τ = 4 0 1 0 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ τ κ τ κ c e c e A A ( )( – ) ( ) ( )( – ) ( ) – –+ + +     , lim ( , , ) τ τ τ 2 0 1 2→ +∞ V t = f t02 2 + ( , )τ = – ( ) ( ) – – 4 0 1 0 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1 κ κ τ κ τ κ c e c e A A+    , lim ( , , ) –τ τ τ 2 0 1 2→ ∞ V t = f t02 2 – ( , )τ = 4 0 1 0 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ τ κ τ κ c e c e A A ( )( – ) ( ) ( )( – ) ( ) – –+ + +     , A = 1 6 0 1 2b tϕ( )( )    . Tut funkci] f t01 1 ± ( , )τ ta f t02 2 ± ( , )τ , oçevydno, naleΩat\ prostoru G1 0 , a otΩe, funkciq V t0 1 2( , , )τ τ naleΩyt\ prostoru G2 0 . Rozhlqnemo teper pytannq pro isnuvannq rozv’qzku systemy linijnyx dyfe- rencial\nyx rivnqn\ (6). Ma[ misce taka lema. Lema. Neobxidnog umovog rozv’qznosti systemy linijnyx dyferencial\nyx rivnqn\ (6) u prostori G2 [ umovy ortohonal\nosti vyhlqdu – lim ( , , ) ( , , ) ∞ +∞ → ±∞∫ ( ) τ τ τ τ τ τ 1 1 2 0 1 2 2F j t V t d = 0, (13) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY … 395 – lim ( , , ) ( , , ) ∞ +∞ → ±∞∫ ( ) τ τ τ τ τ τ 2 1 2 0 1 2 1F j t V t d = 0. (14) Dovedennq. PomnoΩymo obydvi çastyny koΩnoho z dyferencial\nyx riv- nqn\ systemy (6) na V t0 1 2( , , )τ τ ta perejdemo do hranyci v otrymanij rivnosti pry τ1 → + ∞. Vraxovugçy, wo rozv’qzok V tj ( , , )τ τ1 2 naleΩyt\ prostoru G2, perekonu[mos\, wo vykonu[t\sq umova lim ( , , ) – ( , ) – ( , )–τ ∂ ∂τ ∂τ τ τ τ 1 3 1 2 3 1 2 1 2 1→ +∞ +( )k k j jV t f t u x t = 0, de f tj1 2 +( , )τ ∈ G1, u x t1( , ) ∈ C T∞ × [ ]( )R 0; . Oskil\ky funkciq V t0 1 2( , , )τ τ naleΩyt\ prostoru G2 0 i dlq ne] spravdΩu- [t\sq rivnist\ lim ( , , ) τ τ τ 1 0 1 2→ +∞ V t = f t G01 2 1 0+ ∈( , )τ , dlq koΩnoho rivnqnnq systemy (6) ma[mo spivvidnoßennq f t tj01 2 1 2 1 + → +∞ ( , ) lim ( , , )τ τ τ τ F = d f t d f tj 3 1 2 2 3 01 2 + +( , ) ( , ) τ τ τ – – – ( ) ( ) ( ) ( ), ( , ) ( , ) a t t b t u t t f t df t d j 0 1 2 0 1 0 1 01 2 1 2 2 ϕ ϕ ϕ ϕ τ τ τ ( ) ′ + ( ) ( )[ ] + + – – b t f t df t d f t df t d f tj j0 1 01 2 1 2 2 1 2 01 2 2 01 2ϕ τ τ τ τ τ τ τ( ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )( ) +          + + + + + , j = 1, N . (15) Zintehruvavßy spivvidnoßennq (15) po τ2 v meΩax vid – ∞ do + ∞ , otry- ma[mo f t t dj01 2 1 2 2 1 + → +∞ ∞ +∞    ∫ ( , ) lim ( , , ) – τ τ τ τ τ F = = – ( , ) ( , ) ( ) ( ) – ( ) ( ), ( , ) –∞ +∞ + + + ∫   + ( ) ′ ( ) ( )[ ]f t d f t d a t t b t u t t df t dj1 2 3 01 2 2 3 0 1 2 0 1 0 1 01 2 2 τ τ τ ϕ ϕ ϕ ϕ τ τ – – b t f t df t d d0 1 01 2 01 2 2 2ϕ τ τ τ τ( ) ( , ) ( , )( )   + + = 0. Takym çynom, ma[mo rivnist\ – lim ( , , ) ( , , ) ∞ +∞ → +∞∫ ( ) τ τ τ τ τ τ 1 1 2 0 1 2 2F j t V t d = 0, qka, oçevydno, [ neobxidnog umovog isnuvannq rozv’qzku systemy linijnyx dy- ferencial\nyx rivnqn\ z çastynnymy poxidnymy (6). Analohiçno dovodqt\sq umova (13) pry τ1 → – ∞ ta umova (14) pry τ2 → ± ∞. Lemu dovedeno. Umovy ortohonal\nosti (13), (14) moΩna vykorystaty dlq znaxodΩennq spiv- vidnoßen\ dlq vyznaçennq kryvyx rozryvu x = ϕs t( ) , s = 1, 2. Zokrema, z cyx rivnostej pry j = 1 znaxodymo ßukani spivvidnoßennq ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 396 V. H. SAMOJLENKO, G. I. SAMOJLENKO ′ ( )b t0 1ϕ ( ) = ′ ( )b t0 2ϕ ( ) = 0, b t u t t x a t0 1 0 1 0 1 2ϕ ∂ ϕ ∂ ϕ ϕ( ) ( ), – ( )( ) ( ) ′ ( ) ′ = 0, 2 0 1 0 1 2 3 b t u t t x t A t ϕ ∂ ϕ ∂ κ ( ) ( ), ( ) ( ) ( ) ( ) + a t d dt t A t0 1 2 3 ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( )     = 0, b t u t t x t A t0 1 0 1 1 3 ϕ ∂ ϕ ∂ κ ( ) ( ), ( ) ( ) ( ) ( ) + ′ ( ) ′a t t t A t0 1 1 1 3 ϕ ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( ) + a t d dt t A t0 1 1 3 ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( )     = 0, (16) b t u t t x0 2 0 2ϕ ∂ ϕ ∂ ( ) ( ),( ) ( ) + ′ ( ) ′a t0 2 1ϕ ϕ( ) = 0, 2 0 2 0 2 1 3 b t u t t x t A t ϕ ∂ ϕ ∂ κ ( ) ( ), ( ) ( ) ( ) ( ) + a t d dt t A t0 2 1 3 ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( )     = 0, b t u t t x t A t0 2 0 2 2 3 ϕ ∂ ϕ ∂ κ ( ) ( ), ( ) ( ) ( ) ( ) + ′ ( ) ′a t t t A t0 2 2 2 3 ϕ ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( ) + a t d dt t A t0 2 2 3 ϕ κ ( ) ( ) ( ) ( )     = 0, de t T∈[ ]0; . Zokrema, qkwo vykonugt\sq umovy (9), to systema spivvidnoßen\ (16) dlq vyznaçennq kryvyx rozryvu ϕs t( ) , s = 1, 2, ekvivalentna systemi vyhlqdu d dt t A t κ1 3( ) ( )     = 0, d dt t A t κ2 3( ) ( )     = 0, qku moΩna zapysaty u vyhlqdi systemy nelinijnyx zvyçajnyx dyferencial\nyx rivnqn\ – ( ) ( ) ( ) ( ),a t t b t u t t0 1 1 0 1 0 1 3 2ϕ ϕ ϕ ϕ( ) ′ + ( ) ( )( ) = C b t1 0 1 2ϕ ( )( )( ) , (17) – ( ) ( ) ( ) ( ),a t t b t u t t0 2 2 0 2 0 2 3 2ϕ ϕ ϕ ϕ( ) ′ + ( ) ( )( ) = C b t2 0 2 2ϕ ( )( )( ) , de C1 ta C2 — dovil\ni stali. Pry znaxodΩenni rozv’qzku systemy (17) apriori prypuska[t\sq, wo ]] roz- v’qzok zadovol\nq[ umovy uzhodΩenosti (7). Zaznaçymo, wo taki rozv’qzky sys- temy rivnqn\ (17) isnugt\, wo vyplyva[ z naqvnosti dvosolitonnoho rozv’qzku (2) dlq rivnqnnq Korteveha – de Friza vyhlqdu (1), qke [ çastynnym vypadkom riv- nqnnq (3), asymptotyçni rozv’qzky qkoho budugt\sq. Na zaverßennq rozhlqnemo pytannq pro dostatni umovy isnuvannq rozv’qzku systemy linijnyx dyferencial\nyx rivnqn\ z çastynnymy poxidnymy (6). V re- zul\tati zaminy zminnyx (10) systemaK(6) nabyra[ vyhlqdu ∂ ∂ξ 3 0 3 V – b V V V Vj j 0 0 0( )ϕ ∂ ∂ξ ∂ ∂ξ +    + ∂ ∂η Vj = F j ( , )ξ η , j = 1, N . (18) Qkwo prypustyty, wo funkciq F j ( , )ξ η naleΩyt\ prostoru ßvydko spad- nyx funkcij za zminnog ξ pry koΩnomu znaçenni η ≥ 0, to vidomo, wo systema linijnyx dyferencial\nyx rivnqn\ (18) ma[ [13] rozv’qzok Vj t( , , )ξ η , vyznaçenyj dlq vsix ξ ∈R ta znaçen\ η, wo naleΩyt\ deqkomu skinçennomu intervalu. Qk pidsumok vykladenyx vywe mirkuvan\, moΩna sformulgvaty taki tverd- Ωennq. Teorema 1. Prypustymo, wo funkci] a xk ( ), b xk ( ) [ neskinçenno dyferen- cijovnymy na R1( ) pry k ≥ 0, vykonugt\sq umovy (7) ta (9), systemaK(17) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 ASYMPTOTYÇNI DVOFAZOVI SOLITONOPODIBNI ROZV’QZKY … 397 ma[ rozv’qzok ϕ1( )t , ϕ2( )t dlq t T∈[ ]0; takyj, wo ϕ1 0( ) = ϕ2 0( ) . Todi funkciq Y x t0( , , )ε = u x t0( , ) + V t0 1 2( , , )τ τ , τs = x ts– ( )ϕ ε , s = 1, 2, [ nul\ovym çlenom asymptotyçnoho rozvynennq dlq dvofazovoho solitonopo- dibnoho rozv’qzku zadaçi (3) pry t T∈[ ]0; . Teorema 2. Prypustymo, wo funkci] a xk ( ), b xk ( ) [ neskinçenno dyferen- cijovnymy na R1( ) pry k ≥ 0, vykonugt\sq umova (7), umova (8) pry k = 1, N ta umovy (9), systemaK(17) ma[ rozv’qzok ϕ1( )t , ϕ2( )t dlq t T∈[ ]0; takyj, wo ϕ1 0( ) = ϕ2 0( ) , funkciq V tj , – – , – – γ τ γ τ γ γ τ τ γ γ 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1     , j = 1, N , wo [ rozv’qz- kom rivnqnnq (18), naleΩyt\ prostoru G2. Todi funkciq Y x tN ( , , )ε = ε τ τj j j j N u x t V t( , ) ( , , )+( ) = ∑ 1 2 0 , τs = x ts– ( )ϕ ε , s = 1, 2, ( , )x t ∈R × 0; T[ ], [ asymptotyçnym dvofazovym solitonopodibnym rozv’qzkom rivnqnnq (3). Vysnovky. V danij statti zaproponovano alhorytm pobudovy asymptotyçno- ho rozv’qzku rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy ta malym parametrom. 1. Korteweg D. J., de Vries G. On the change in form of long waves advancing in a rectangular canal and a new type of long stationary waves // Phil. Mag. – 1895. – # 39. – P. 422 – 433. 2. Zabusky N. J., Kruskal M. D. Interaction of „solutions” in a collisionless plasma and the recurrence of initial states // Phys. Rev. Lett. – 1965. – 15. – P. 240. 3. Lax P. D. Integrals of nonlinear equations of evolution and solitary waves // Communs Pure and Appl. Math. – 1968. – 21, # 15. – P. 467 – 490. 4. Gardner C. S., Green J. M., Kruskal M. D., Miura R. M. Method for solving the Kortewed – de Vries equation // Phys. Rev. Lett. – 1967. – 19. – P. 1095. 5. Maslov V. P., Omel\qnov H. A. Asymptotyçeskye solytonoobrazn¥e reßenyq uravnenyj s maloj dyspersyej // Uspexy mat. nauk. – 1981. – V¥p. 36, # 2. – S. 63 – 124. 6. Maslov V. P., Omel’yanov G. A. Geometric asymptotics for PDE. I. – Providence: Amer. Math. Soc., 2001. – 243 p. 7. Samoylenko Yul. Asymptotical expansions for one-phase soliton-type solution to perturbed Korte- wed – de Vries equation // Proc. Fifth Int. Conf. „Symmetry in Nonlinear Math. Phys.”. – Kyiv: Inst. Math. Nat. Acad. Sci. Ukraine, 2004. – Vol. 3. – P. 1435 – 1441. 8. Samojlenko V. H., Samojlenko G. I. Asymptotyçni rozvynennq dlq odnofazovyx solitono- podibnyx rozv’qzkiv rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy // Ukr. mat. Ωurn. – 2005. – 58, # 1. – S. 111 – 124. 9. Samoilenko V. Hr., Samoylenko Yu. I. Asymptotical expansion of solution to Cauchy problem to Kortewed – de Vries equation with varying coefficients and a small parameter // Communs CERMCS Int. Conf. Young Sci. – Chisinau, 2006. – P. 186 – 192. 10. Samojlenko V. H., Samojlenko G. I. Asymptotyçni rozv’qzky zadaçi Koßi dlq synhulqrno zburenoho rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy // Ukr. mat. Ωurn. – 2007. – 59, # 1. – S. 122 – 132. 11. Samoilenko V. Hr., Samoylenko Yu. I. Asymptotic solution to Cauchy problem for Kortewed – de Vries equation with varying coefficients and a small dispersion // Comput. Algebra Systems in Teaching and Research (4-th Int. Workshop, CASTR 2007, Siedlce, Poland, January 31 – February 3, 2007): Proc. – 2007. – P. 272 – 280. 12. Samojlenko G. I. Asymptotyçni rozvynennq dlq odnofazovyx solitonopodibnyx rozv’qzkiv zadaçi Koßi dlq rivnqnnq Korteveha – de Friza zi zminnymy koefici[ntamy ta malog dys- persi[g // Nauk. visn. Çerniv. un-tu. Matematyka. – 2007. – Vyp. 336, 337. – S. 170 – 177. 13. Famynskyj A. V. Zadaça Koßy dlq uravnenyq Korteveha – de Fryza y eho obobwenyj // Tr. sem. ym. Y. H. Petrovskoho. – 1998. – V¥p. 13. – S. 56 – 105. OderΩano 17.09.07 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3