In mathematics, the Bretherton equation is a nonlinear partial differential equation introduced by Francis Bretherton in 1964:[1]
- <math>u_{tt}+u_{xx}+u_{xxxx}+u = u^p,</math>
with <math>p</math> integer and <math>p \ge 2.</math> While <math>u_t, u_x</math> and <math>u_{xx}</math> denote partial derivatives of the scalar field <math>u(x,t).</math>
The original equation studied by Bretherton has quadratic nonlinearity, <math>p=2.</math> Nayfeh treats the case <math>p=3</math> with two different methods: Whitham's averaged Lagrangian method and the method of multiple scales.[2]
The Bretherton equation is a model equation for studying weakly-nonlinear wave dispersion. It has been used to study the interaction of harmonics by nonlinear resonance.[3][4] Bretherton obtained analytic solutions in terms of Jacobi elliptic functions.[1][5]
Variational formulations
The Bretherton equation derives from the Lagrangian density:[6]
- <math>
\mathcal{L} = \tfrac12 \left( u_t \right)^2 + \tfrac12 \left( u_x \right)^2 -\tfrac12 \left( u_{xx} \right)^2
- \tfrac12 u^2 + \tfrac{1}{p+1} u^{p+1}
</math>
through the Euler–Lagrange equation:
- <math>
\frac{\partial}{\partial t} \left( \frac{\partial\mathcal{L}}{\partial u_t} \right)
+ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\partial\mathcal{L}}{\partial u_x} \right)
- \frac{\partial^2}{\partial x^2} \left( \frac{\partial\mathcal{L}}{\partial u_{xx}} \right)
- \frac{\partial\mathcal{L}}{\partial u} = 0.
</math>
The equation can also be formulated as a Hamiltonian system:[7]
- <math>
\begin{align}
u_t & - \frac{\delta{H}}{\delta v} = 0,
\\
v_t & + \frac{\delta{H}}{\delta u} = 0,
\end{align}
</math>
in terms of functional derivatives involving the Hamiltonian <math>H:</math>
- <math> H(u,v) = \int \mathcal{H}(u,v;x,t)\; \mathrm{d}x </math> Шаблон:Pad and Шаблон:Pad <math>
\mathcal{H}(u,v;x,t) = \tfrac12 v^2 - \tfrac12 \left( u_x \right)^2 +\tfrac12 \left( u_{xx} \right)^2
+ \tfrac12 u^2 - \tfrac{1}{p+1} u^{p+1}
</math>
with <math>\mathcal{H}</math> the Hamiltonian density – consequently <math>v=u_t.</math> The Hamiltonian <math>H</math> is the total energy of the system, and is conserved over time.[7][8]
Notes
Шаблон:Reflist
References
Шаблон:Ref begin
Шаблон:Ref end
Партнерские ресурсы |
---|
Криптовалюты |
|
---|
Магазины |
|
---|
Хостинг |
|
---|
Разное |
- Викиум - Онлайн-тренажер для мозга
- Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства.
- Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft.
- Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память.
- Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России.
- Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме.
- Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео.
- Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет
- SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона.
- «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется.
- StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
- Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено.
- StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
|
---|