Lie systems form a class of systems of first-order ordinary differential equations whose general solutions can be described in terms of certain finite families of particular solutions and a set of constants, by means of a particular type of mapping: the so-called superposition rule. Apart from this fundamental property, Lie systems enjoy many other geometrical features and they appear in multiple branches of Mathematics and Physics, which strongly motivates their study. These facts, together with the authors' recent findings in the theory of Lie systems, led to the redaction of this essay, which aims to describe such new achievements within a self-contained guide to the whole theory of Lie systems, their generalisations, and applications.
Exact solutions of the Liénard and generalized Liénard type ordinary non-linear differential equations obtained by deforming the phase space coordinates of the linear harmonic oscillator
A class of exact solutions of the Liénard type ordinary non-linear differential equation
得到了Liénard型常非线性微分方程的一类精确解.作为研究的第一步,将二阶Liénard型方程转化为第二类Abel型一阶微分方程.利用Abel方程的精确可积性条件(Chiellini引理),可以得到Abel方程的精确通解,从而得到Liénard方程的一类精确解,以参数形式表示。我们还将Chiellini可积性条件推广到一般Abel方程的情形。作为可积性条件的应用,我们得到了一些特殊的Liénard型方程的精确解,其中包括一个广义的van der Pol型方程.
Lie group classification of first-order delay ordinary differential equations
给出了一阶时滞常微分方程的一种群分类,并给出了一阶时滞常微分方程的时滞参数(时滞关系)方程。这样的系统(延迟常微分系统或DODS)的一个子集,其中包括线性DODE和解决方案独立的延迟关系具有无限维对称代数,因为这样做的非线性可线性化的变量的可逆变换。非线性DODS具有维数为$n$,$0 \leq n \leq 3$的对称代数。它示出了如何精确的解析解的不变DODS可以使用对称性约简。
Symmetry analysis of a class of autonomous even-order ordinary differential equations
本文从李对称的观点讨论了一类自治的偶数阶常微分方程。结果表明,对于一定的幂次非线性,Noether对称群与Lie点对称群重合。建立了首次积分,并求出了精确解,在一维情形下,本文补充了近20年来多调和方程李群分析和Noether对称性文献中的一些结果。特别地,证明了[A. H. Bokhari,F. M. Mahomed和F. D.张文,等,四阶Euler-Bernoulli梁方程的对称性和可积性,数学物理学报,vol.51,053517,(2010)]是单参数特殊幂族的成员,其中Lie对称群与Noether对称群重合。
在[Solving second order ordinary differential equations by extending the Prelle-Singer method,J.Phys.A:Math.Gen.,34,3015-3024(2001)]中定义了一个函数(我们称之为S),该函数与一个有理二阶常微分方程(有理2 ODE)相关联,该方程与积分因子的搜索相关联。在这项工作中,我们研究这些$S$ -函数和有理2 ODE的李对称性之间的关系。基于这个关系,我们可以构造一个半算法的方法来找到一个2 ODE的李对称性,即使在它不存在李点对称性的情况下。
Symmetry Approach to Integration of Ordinary Differential Equations with Retarded Argument
Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Science(俄罗斯科学院凯尔迪什应用数学研究所);Norwegian School of Economics(挪威商学院);Suranaree University of Technology(素拉那瑞技术大学)