Уравнением Абеля называется обыкновенное дифференциальное уравнение первого порядка, кубическое по зависимой переменной. Выделению различных классов этих уравнений, интегрируемых в квадратурах, посвящен ряд работ, например, [1, 10].
Одним из возможных подходов к этой проблеме является нахождение классов уравнений, допускающих какую-либо нетривиальную симметрию (допускаемую группу), см., например, [3, 4, 9].
В настоящей дипломной работе мы, следуя идеям работы [2], переходим от уравнений первого порядка к уравнениям второго порядка. Для таких уравнений широко известна классификация допускаемых ими двумерных алгебр Ли. Мы находим шесть классов уравнений Абеля второго порядка, допускающих двумерную алгебру Ли. Каждое такое уравнение может быть проинтегрировано в квадратурах. Мы указываем алгоритм, позволяющий это сделать.
В дипломной работе решены следующие задачи:
1. Найдены все реализации двумерных алгебр Ли, одним из базисных
@ операторов которых является оператор @Х-
2. Найден канонический вид этих реализаций относительно группы преобразований, сохраняющей оператор @t.
3. Выписаны классы уравнений Абеля второго порядка, допускающих эти двумерные алгебры Ли.
4. Приведен алгоритм интегрирования уравнений, принадлежащих каждому из этих классов.
[1] A.A. Adam A.A., F.M. Mahomed F.M., А.Н. Kara, New solutions of the Abel equation//Lie Groups Appl. - Vol. 1. - Pp. 1-10. - 1994.
[2] V. M. Boyko, Symmetry, Equivalence and Integrable Classes of Abel Equations, arXiv:nlin/0404020v2 [nlin.SI], 2005.
[3] J. F. Carnena, J. de Lucas, M. F. Ranada, A geometric approach to integrability of Abel differential equations, //Int. J. Theor. Phys. - Vol. 50. - Pp. 2114-2124. - 2011.
[4] E.S. Cheb-Terrab, A.D. Roche, Abel DDEs: Equivalence and Integrable Classes, Computer Physics Communications. 01/2000; DOI: 10.1016/80010-4655(00)00042-4, arXiv:math-ph/0001037, 2000.
[5] H.X. Ибрагимов. Группы преобразований в математической физике.
- М.: Наука, 1983.
[6] Н.Х. Ибрагимов. Азбука группового анализа. - М.: Знание. - 1989. - 48 с.
[7] Н.Х. Ибрагимов. Опыт группового анализа обыкновенных дифференциальных уравнений. - М.: Знание. - 1991. - 48 с.
[8] Н.Х. Ибрагимов. Практический курс дифференциальных уравнений и математического моделирования. - Н.Новгород: Изд-во ИНГУ - 2007.
- 421 с.
[9] F.M. Mahomed, P.G.L. Leach, Lie algebras associated with scalar second- order ordinary differential equations//J. Math. Phys. - Vol. 30. - Pp. 2770-2777. - 1989.
[10] D. E. Panayotounakos, T. I. Zarmpoutis, Construction of Exact Parametric or Closed Form Solutions of Some Unsolvable Classes of Nonlinear ODEs (Abel’s Nonlinear ODEs of the First Kind and Relative Degenerate Equations) //International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences Volume 2011 (2011), Article ID 387429, 13 pages.
[11] В.В. Шурыгин. Групповой анализ дифференциальных уравнений (учебно-методическое пособие). - Казань: Изд-во КПФУ. - 2010. - 55 с.