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Emparejamiento asintótico de una solución exterior logarítmica con una solución interior de crecimiento exponencial

Hola,

Estoy estudiando una EDO con un pequeño parámetro $\epsilon$ y estoy tratando de encontrar la solución en términos de un término de orden cero y una capa límite. El término de orden cero tiene un comportamiento logarítmico cerca de $x=0$ mientras que el término de capa límite tiene un comportamiento exponencial (función especial Bi) a $+\infty$ . Para obtener todas las constantes necesito hacer algún tipo de correspondencia asintótica entre las dos soluciones pero estoy un poco perdido en cuanto a si esto es posible.

Más concretamente,

las soluciones que abarcan la solución exterior son las funciones de Bessel $J_0$ y $y_0$ y las soluciones internas son la integral de una suma de las funciones de Airy $Ai$ y $Bi$

El problema es, por supuesto, la $y_0$ y el $Bi$ . La única salida que veo ahora es poner a cero los coeficientes delante de ambas funciones debido a este problema y utilizar sólo las otras dos. Pero entonces hay un problema con las condiciones de contorno.

Cualquier consejo o referencia sería muy apreciado.

Salud,

Yossi.

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btw Puntos 2447

Hace mucho tiempo que no hago perturbaciones singulares, pero cuando lo hice, el texto que utilizamos fue Kevorkian y Cole ; definitivamente cubre este tipo de problema. Creo que Advanced Mathematical Methods for Scientists and Engineers de Bender y Orszag (lo siento, MO no me deja añadir otro enlace) también tiene una sección al respecto, pero no con tanta profundidad.

FWIW, recuerdo Bender y Orszag como un libro mejor en general.

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DCookie Puntos 22921

Su pregunta es un poco vaga. En efecto, el procedimiento estándar consistiría en rechazar las soluciones singulares y, a continuación, utilizar una combinación de expansiones internas y externas para satisfacer las condiciones de contorno. Existen varios métodos específicos para lograr el objetivo (Vishik-Lyusternik y las expansiones asintóticas emparejadas son los más populares), pero normalmente, una o varias condiciones de contorno sólo se satisfacen asintóticamente (es decir, con un error que desaparece a medida que el parámetro pequeño tiende a su límite, siendo a menudo el error exponencialmente pequeño). Por lo tanto, si algunas (o todas) de las condiciones de contorno sólo se cumplen de forma aproximada (es decir, sólo en el límite de desaparición del parámetro pequeño), ésta puede ser, en principio, la "característica" del método que está utilizando. De lo contrario, si las condiciones de contorno no pueden satisfacerse en este sentido, suele ser señal de la presencia de otra capa de contorno que hay que tener en cuenta.

Kevorkian y Cole es una fuente excelente; también puede resultarle útil "Perturbation methods in fluid mechanics" de Van Dyke (un poco escueto), "Perturbation methods" de Nayfeh (libro de texto) y "The theory of singular perturbations" de de Jager y Furu (buena alternativa).

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