Multidimensional partial differential equation systems: Nonlocal symmetries, nonlocal conservation laws, exact solutions

2010 ◽  
Vol 51 (10) ◽  
pp. 103522 ◽  
Author(s):  
Alexei F. Cheviakov ◽  
George W. Bluman
Author(s):  
Aydin Secer

In this work, we consider the hyperbolic equations to determine the approximate solutions via Sinc-Galerkin Method (SGM). Without any numerical integration, the partial differential equation transformed to an algebraic equation system. For the numerical calculations, Maple is used. Several numerical examples are investigated and the results determined from the method are compared with the exact solutions. The results are illustrated both in the table and graphically.


2018 ◽  
Vol 6 (4) ◽  
Author(s):  
Ziad Salem Rached

Constructing exact solutions of nonlinear ordinary and partial differential equations is an important topic in various disciplines such as Mathematics, Physics, Engineering, Biology, Astronomy, Chemistry,… since many problems and experiments can be modeled using these equations. Various methods are available in the literature to obtain explicit exact solutions. In this correspondence, the enhanced modified simple equation method (EMSEM) is applied to the Phi-4 partial differential equation. New exact solutions are obtained.


Open Physics ◽  
2018 ◽  
Vol 16 (1) ◽  
pp. 31-36 ◽  
Author(s):  
Tanki Motsepa ◽  
Taha Aziz ◽  
Aeeman Fatima ◽  
Chaudry Masood Khalique

AbstractThe optimal investment-consumption problem under the constant elasticity of variance (CEV) model is investigated from the perspective of Lie group analysis. The Lie symmetry group of the evolution partial differential equation describing the CEV model is derived. The Lie point symmetries are then used to obtain an exact solution of the governing model satisfying a standard terminal condition. Finally, we construct conservation laws of the underlying equation using the general theorem on conservation laws.


2018 ◽  
Vol 21 (3) ◽  
pp. 150-159
Author(s):  
N. G. Khor’kova

Популярное в математике понятие интегрируемости дифференциальных уравнений (и столь же разнообразно трактуемое) тесно связано с существованием симметрий и законов сохранения. Все известные интегрируемые дифференциальные уравнения обладают бесконечными сериями симметрий и (или) законов сохранения. Однако также имеется целый ряд уравнений, важных для приложений, но имеющих крайне скудный запас симметрий или законов сохранения. Попытки расширить понятия симметрии и закона сохранения предпринимались разными авторами, и на эту тему имеется обширная литература. В данной статье представлен следующий результат. Если ℓ-нормальная система дифференциальных уравнений в частных производных имеет когомологически нетривиальный закон сохранения, то этот закон сохранения порождает бесконечную серию нелокальных законов сохранения. Этот факт обобщает аналогичный результат статьи автора для дифференциальных уравнений (не систем). Результат получен в рамках геометрической теории дифференциальных уравнений в частных производных. Согласно геометрическому подходу, многообразие, снабженное конечномерным распределением, удовлетворяющим условиям интегрируемости Фробениуса, называется диффеотопом (diffiety), если локально оно имеет вид бесконечно продолженного уравнения Ɛ∞. Диффеотопы являются объектами категории дифференциальных уравнений, введенной А.М. Виноградовым. Под симметриями уравнения понимают преобразования (конечные или инфинитизимальные) бесконечного продолжения уравнения, которые сохраняют распределение Картана, а под законами сохранения – (n-1)-e классы когомологий горизонтального комплекса де Рама уравнения, где n – число независимых переменных уравнения. Накрытием называется эпиморфизм  τ:Ɛ⟶ Ɛ∞ в категории дифференциальных уравнений, порождающий изоморфизм распределений. Симметрии и законы сохранения диффеотопа ࣟƐ называются нелокальными симметриями и законами сохранения уравнения ࣟƐ  Выбор подходящего накрытия позволяет получать новые (нелокальные) симметрии и законы сохранения исследуемого уравнения. В работе приведена конструкция одного накрытия и доказано существование бесконечных серий нелокальных законов сохранения у широкого класса систем дифференциальных уравнений в частных производных.системы дифференциальных уравнений в частных производных; накрытия дифференциальных уравнений; нелокальные симметрии и законы сохранения  The notion of integrability of differential equations is closely connected with the existence of symmetries and conservation laws. All known integrable differential equations have infinite series of symmetries and (or) conservation laws. However, there is also a number of equations that are important for applications, but with an extremely scarce stock of symmetries or conservation laws. Attempts to extend the concepts of symmetry and conservation law were made by different authors. This article presents the following result. If a ℓ-normal system of partial differential equations has a cohomologically nontrivial conservation law, then this conservation law generates an infinite series of non-local conservation laws. This fact generalizes the analogous result of the author for differential equations (not systems). The result is obtained within the framework of geometrical theory of partial differential equations (PDE). A manifold supplied with an infinite-dimensional distribution satisfying the Frobenius complete integrability condition is called a diffiety, if it is locally in the form of  Ɛ∞. Diffieties are objects of the category of differential equations introduced by A.M. Vinogradov. Symmetries of PDE are transformations (finite or infinitesimal) of the infinite prolongation  Ɛ∞ preserving the Cartan distribution, while conservation laws are (n-1)-cohomology classes of the horizontal de Rham cohomology. If a covering τ:Ɛ⟶ Ɛ∞ is given, then symmetries and conservation laws of the diffiety Ɛ are called nonlocal symmetries and conservation laws of the equation Ɛ .In appropriate coverings one can get new (nonlocal) symmetries and conservation laws for an equation under consideration. In this paper we investigate one covering and prove the existence of infinite series of nonlocal conservation laws.   


2016 ◽  
Vol 09 (05) ◽  
pp. 1650070 ◽  
Author(s):  
Syed Tauseef Mohyud-Din ◽  
Ayyaz Ali ◽  
Bandar Bin-Mohsin

In this paper, we extensively studied a mathematical model of biology. It helps us to understand the dynamical procedure of population changes in biological population model and provides valuable predictions. In this model, we establish a variety of exact solutions. To study the exact solutions, we used a fractional complex transform to convert the particular partial differential equation of fractional order into corresponding partial differential equation and modified exp-function method is implemented to investigate the nonlinear equation. Graphical demonstrations along with the numerical data reinforce the efficacy of the used procedure. The specified idea is very effective, unfailing, well-organized and pragmatic for fractional PDEs and could be protracted to further physical happenings.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document