Об одном решении нелокальной краевой задачи для нелинейного дифференциального уравнения в частных производных третьего порядка

Авторы

  • A.M. Mанат Карагандинский университет имени академика Е.А. Букетова, Казахстан, Караганда https://orcid.org/0009-0008-5829-2786
  • Н.Т. Орумбаева Карагандинский университет имени академика Е.А. Букетова, Казахстан, Караганда https://orcid.org/0000-0003-1714-6850

DOI:

https://doi.org/10.26577/JMMCS202412117

Ключевые слова:

уравнение Бенджамина-Бона-Махони-Бюргерса, дифференциальные уравнения в частных производных, алгоритм, приближенное решение

Аннотация

В данной работе в прямоугольной области исследуется нелокальная краевая задача для уравнения Бенджамина-Бона-Махони-Бюргерса. Вводя новые функций нелокальная краевая задача для нелинейного дифференциального уравнения в частных производных третьего порядка сводится к начально-краевой задаче для гипереболического уравнения второго порядка со смешанной производной и функциональным соотношениям. Прежде чем использовать приближенный метод рассматриваемая нелинейная задача исследуется на наличие решений, необходимо уточнить, где эти решения находятся, то есть найти область изоляции решений. Область изоляции решения в нашем случае является шар, в котором решения задачи существует и единственно. Далее, предложен алгоритм нахождения решения нелокальной краевой задачи. В терминах исходных данных установлены условия сходимости алгоритмов, одновременно обеспечивающие существование и изолированность решения нелинейной нелокальной краевой задачи. Получены оценки между точным и приближенным решениями рассматриваемой задачи. Полученные результаты носят теоре- тический характер и могут быть использованы при построении вычислительных алгоритмов решения нелокальных краевых задач для нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных третьего порядка.

Библиографические ссылки

Benjamin T.B., Bona J.L., Mahony J.J., Model equations for long waves in nonlinear dispersive systems, Philosophical transactions of the royal society a mathematical, physical and engineering sciences, 1220, (1972), 47-78. https://doi.org/10.1098/rsta.1972.0032.

Al-Khaled K., Momani S., Alawneh A., Approximate wave solutions for generalized Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equations, Applied Mathematics and Computation, 171, (2005) 281-292. https://doi.org/10.1016/j.amc.2005.01.056

Arora G., Mittal R.C., Singh B.K., Numerical solution of BBM-Burger equation with quadratic b-spline collocation method, Journal of Engineering Science and Technology, 9 (2014), 104-116.

Dehghan M., Abbaszadeh M., Mohebbi A., The numerical solution of nonlinear high dimensional generalized Benjamin Bona-Mahony-Burgers equation via the meshless method of radial basis functions, Computer and Mathematics with Applications, 68, (2014), 212-237. https://doi.org/10.1016/j.camwa.2014.05.019

Chunhuan Xiang, Honglei Wang, New Exact Solutions for Benjamin-Bona-Mahony-Burgers Equation,Open Journal of Applied Sciences, 10, (2020), 543-550. https://doi.org/10.4236/ojapps.2020.108038

Hajiketabi M., Abbasbandy S., Casas F., The Lie-group method based on radial basis functions for solving nonlinear high dimensional generalized Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equation in arbitrary domains,Applied Mathematics and Computation321 (2018), 223-243. https://doi.org/10.1016/j.amc.2017.10.051

Izadi M., Samei M.E., Time accurate solution to Open Access Benjamin–Bona–Mahony–Burgers equation via Taylor–Boubaker series scheme, Springer open journal, 17, (2022), 1-29. https://doi.org/10.1186/s13661-022-01598-x

Kanth A.R., Deepika S.,Non-polynomial spline method for one dimensional nonlinear Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equation, Int. J. Nonlinear Sci. Numer. Simul, 18(3-4), (2017), 277-284. https://doi.org/10.1515/ijnsns-2016-0136

Korpusov M. O., Panin A. A., Local solvability and solution blowup for the Benjamin-Bona-Mahony Burgers equation with a nonlocal boundary condition, Theoretical and Mathematical Physics 175:2 (2013), 580591.https://doi.org/10.4213/tmf8417

Mei M.,Large-time behavior of solution for generalized Benjamin-Bona-Mahony Burgers equations,Nonlinear Analysis:

Theory, Methods and Applications 33 (1998), 699-714. https://doi.org/10.1016/S0362-546X(97)00674-3

Kozhanov A.I., Lukina G.A., Pseudoparabolic and pseudohyperbolic equations in noncylindrical time

domains,Mathematical Notes NEFU,3(26), (2019), 15-30. https://doi.org/10.25587/SVFU.2019.17.12.002

Oruc O., A new algorithm based on Lucas polynomials for approximate solution of 1D and 2D nonlinear generalized

Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equation, Computer and Mathematics with Applications, 74, (2017), 3042-3057.

https://doi.org/10.1016/j.camwa.2017.07.046

Shallu V.K.K., Numerical treatment of Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equation with fourth-order improvised b-spline collocation method, Journal of Ocean Engineering and Science, 7, (2021), 99-111. https://doi.org/10.1016/j.joes.2021.07.001

Zhao T., Zhang X., Huo, J., Su, W., Liu, Y., Wu, Y., Optimal error estimate of Chebyshev-Legendre spectral method for the generalised Benjamin-Bona-Mahony-Burgers equations, Abstract and Applied Analysis, (2012). http://dx.doi.org/10.1155/2012/106343

Asanova A. T., Dzhumabaev D. S., Well-posedness of nonlocal boundary value problems with integral condition for the system of hyperbolic equations, Journal of Mathematical Analysis and Applications, 402:1 (2013), 167-178. https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2013.01.012

Dzhumabayev D. S., Criteria for the unique solvability of a linear boundary-value problem for an ordinary differential equation, USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics, 29:1 (1989), 34-46. https://doi.org/10.1016/00415553(89)90038-4

Dzhumabaev D. S., Temesheva S. M., A parametrization method for solving nonlinear two-point boundary value problems,

Computational Mathematics and Mathematical Physics, 47:1 (2007), 37-61. https://doi.org/10.1134/S096554250701006X

Orumbayeva N.T., Keldibekova A.B. On One Solution of a Periodic Boundary-Value Problem for a Third Order Pseudoparabolic Equation,LOBACHEVSKII JOURNAL OF MATHEMATICS, 41(9) (2020), 1864-1872. http://dx.doi.org/10.1134/S1995080220090218

Keldibekova A. B., Solvability of a semi-periodic boundary value problem for a third order differential equation with mixed derivative,Bulletin of the Karaganda University Mathematics Series, 98(2), (2020), 84-99. http://dx.doi.org/10.31489/2020M2/84-99

Manat A.M., Orumbayeva N.T., On one approximate solution of nonlocal boundary value problem for the Benjamin-Bona-Mahony equation, Bulletin of the Karaganda University Mathematics Series, 2(110), (2023), 84-92. http://dx.doi.org/10.31489/2023M2/84-92

Загрузки

Опубликован

2024-04-05