Visualización dinámica y análisis cualitativo de la ecuación KdV-CBS (4+1)-dimensional utilizando análisis de simetría de Lie
Autores: Gandarias, Maria Luz; Raza, Nauman; Umair, Muhammad; Almalki, Yahya
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Visualización dinámica y análisis cualitativo de la ecuación KdV-CBS (4+1)-dimensional utilizando análisis de simetría de Lie
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Estudio
Solitones ópticos
Ecuación de Korteweg-de Vries-Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff
Generadores de simetría
Soluciones de ondas solitarias
Técnicas de bifurcación y caos
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga nuevos solitones ópticos dentro de la intrigante ecuación (4+1)-dimensional de Korteweg-de Vries-Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff (KdV-CBS), que integra características tanto de la ecuación de Korteweg-de Vries como de la ecuación de Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff. Primero, se encuentran todos los posibles generadores de simetría aplicando un análisis de simetría de Lie. Utilizando estos generadores, el modelo dado se convierte en una ecuación diferencial ordinaria. Se ha utilizado un enfoque adaptativo, la técnica de expansión generalizada exp(-()), para descubrir soluciones de ondas solitarias en forma cerrada. Los hallazgos revelan una variedad de tipos de solitones, incluyendo funciones exponenciales, racionales, hiperbólicas y trigonométricas, representadas como ondas solitarias brillantes, singulares, racionales, periódicas y nuevas. Estos resultados se ilustran numéricamente y se acompañan de interpretaciones físicas perspicaces, enriqueciendo la comprensión de la dinámica compleja modelada por estas ecuaciones. La novedad de nuestro enfoque radica en aplicar una nueva metodología a este problema, dando como resultado una variedad de nuevas soluciones de solitones ópticos. Además, empleamos técnicas de bifurcación y caos para un análisis cualitativo del modelo, extrayendo un sistema plano de la ecuación original y mapeando todos los posibles retratos de fases. También se presenta un análisis de sensibilidad exhaustivo de la ecuación gobernante. Estos resultados destacan la efectividad de nuestra metodología para abordar problemas no lineales tanto en matemáticas como en ingeniería, superando los esfuerzos de investigación previos.
Descripción
Este estudio investiga nuevos solitones ópticos dentro de la intrigante ecuación (4+1)-dimensional de Korteweg-de Vries-Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff (KdV-CBS), que integra características tanto de la ecuación de Korteweg-de Vries como de la ecuación de Calogero-Bogoyavlenskii-Schiff. Primero, se encuentran todos los posibles generadores de simetría aplicando un análisis de simetría de Lie. Utilizando estos generadores, el modelo dado se convierte en una ecuación diferencial ordinaria. Se ha utilizado un enfoque adaptativo, la técnica de expansión generalizada exp(-()), para descubrir soluciones de ondas solitarias en forma cerrada. Los hallazgos revelan una variedad de tipos de solitones, incluyendo funciones exponenciales, racionales, hiperbólicas y trigonométricas, representadas como ondas solitarias brillantes, singulares, racionales, periódicas y nuevas. Estos resultados se ilustran numéricamente y se acompañan de interpretaciones físicas perspicaces, enriqueciendo la comprensión de la dinámica compleja modelada por estas ecuaciones. La novedad de nuestro enfoque radica en aplicar una nueva metodología a este problema, dando como resultado una variedad de nuevas soluciones de solitones ópticos. Además, empleamos técnicas de bifurcación y caos para un análisis cualitativo del modelo, extrayendo un sistema plano de la ecuación original y mapeando todos los posibles retratos de fases. También se presenta un análisis de sensibilidad exhaustivo de la ecuación gobernante. Estos resultados destacan la efectividad de nuestra metodología para abordar problemas no lineales tanto en matemáticas como en ingeniería, superando los esfuerzos de investigación previos.