RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Математические заметки СВФУ // Архив

Математические заметки СВФУ, 2021, том 28, выпуск 1, страницы 12–26 (Mi svfu307)

Математика

Нахождение решения характеристического уравнения для одной неклассической модели диффузии

В. А. Дубкоa, С. В. Зубаревa, Е. В. Карачанскаяb

a Научно-учебный центр прикладной информатики Национальной Академии наук Украины, пр. Академика Глушкова, 40, Киев 03187, Украина
b Дальневосточный государственный университет путей сообщения, ул. Серышева, 47, Хабаровск 68002

Аннотация: Для модели Ланжевена динамики броуновской частицы с ортогональными к ее текущей скорости возмущениями в режиме, когда модуль скорости частицы становится постоянным, построено уравнение для характеристической функции $\psi(t,\lambda)=M[\exp(\lambda, x(t))/V=v(0)]$ положения $x(t)$ броуновской частицы. При условии, что начальные данные $x(0)$, $v(0)$ независимые, найдено решение для характеристического уравнения. Формируется представление о фундаментальной системе решений уравнения для характеристической функции с использованием аппарата модифицированных функций Бесселя 1-го рода. Установлено, что решения носят затухающий характер по времени. Рассматриваются особенности поведения решений характеристического уравнения в зависимости от соотношения между коэффициентом стоксовского трения и интенсивностью винеровских возмущений, но при условии, что модуль начальной скорости движения частиц находится на многообразии, являющемся притягивающим для скорости. При наличии таких соотношений спектр функции $\psi(t,\lambda)$ содержит области непрерывных значений по аргументу $\lambda$, где $\psi(t,\lambda)$ – колебательный процесс, и область, в которой колебания отсутствуют. Полученные результаты подтверждают вывод о том, что модель динамики броуновской частицы, построенная на основе нетрадиционной физической трактовки уравнений Ланжевена стохастических уравнений с ортогональными воздействиями, приводит к трактовке ансамбля броуновских частиц как системы, обладающей волновыми свойствами. Эти результаты согласуются с ранее полученным выводам о том, что при определенном согласовании коэффициентов в исходном стохастическом уравнении при условии малых значений случайных влияний и трения уравнения Ланжевена приводят к описанию плотности вероятности положения частицы на основе волновых уравнений. При больших значениях случайных воздействий и трения плотность вероятности является решением диффузионного уравнения с коэффициентом диффузии, меньшим по сравнению с моделью классической диффузии.

Ключевые слова: уравнение Ланжевена, ансамбль частиц, диффузия, волновое уравнение, характеристическая функция.

УДК: 519.21

Поступила в редакцию: 08.01.2021
Исправленный вариант: 22.02.2021
Принята в печать: 26.02.2021

DOI: 10.25587/SVFU.2021.90.72.002



Реферативные базы данных:


© МИАН, 2024