x u x x + 2 ( x y ) 1 / 2 u x y + y u y y − u x = 0 . . . ( 1 ) a = x , b = ( x y ) 1 / 2 , c = y ⇒ b 2 − a c = 0 ⇒ ( 1 ) i s p a r a b o l i c . xu_{xx}+2(xy)^{1/2}u_{xy}+yu_{yy}-u_x=0 \;\;...\pmb{(1)}\\
a=x, b=(xy)^{1/2},c=y\\
\Rightarrow b^2-ac=0\\
\Rightarrow (1) \;\; is \; parabolic.\\ x u xx + 2 ( x y ) 1/2 u x y + y u yy − u x = 0 ... ( 1 ) ( 1 ) a = x , b = ( x y ) 1/2 , c = y ⇒ b 2 − a c = 0 ⇒ ( 1 ) i s p a r ab o l i c .
Characteristic polynomial is given by,
d y d x = b a = ( y / x ) 1 / 2 ⇒ 2 3 y 3 / 2 − 2 3 x 3 / 2 = c [ c i s a c o n s t a n t ] \frac{dy}{dx}=\frac{b}{a}=(y/x)^{1/2}\\\;\\
\Rightarrow \frac{2}{3}y^{3/2}-\frac{2}{3}x^{3/2}=c \;\;[c\;is \; a \;constant]\\ d x d y = a b = ( y / x ) 1/2 ⇒ 3 2 y 3/2 − 3 2 x 3/2 = c [ c i s a co n s t an t ]
Define,
η ( x , y ) = 2 3 y 3 / 2 − 2 3 x 3 / 2 η x = − x η y = y \eta (x,y)=\frac{2}{3}y^{3/2}-\frac{2}{3}x^{3/2}\\
\eta_x=-\sqrt x\\
\eta_y=\sqrt y η ( x , y ) = 3 2 y 3/2 − 3 2 x 3/2 η x = − x η y = y
Choose,
ζ ( x , y ) = − x ⇒ J = ζ x η x − ζ y η y = x > 0 \zeta (x,y)=-x\\
\Rightarrow J=\zeta_x\eta_x-\zeta_y\eta_y=\sqrt x >0 ζ ( x , y ) = − x ⇒ J = ζ x η x − ζ y η y = x > 0
w ( ζ , η ) = u ( x , y ) ∴ u x = w ζ ζ y + w η η x = − w ζ − w η x u y = y u x x = w ζ ζ + x ( x + 1 ) w ζ η + w η η − 1 2 x w η u x y = − y w ζ η − x y w η η u y y = y w η η + 1 2 y w η w(\zeta,\eta)=u(x,y)\\
\therefore u_x=w_\zeta \zeta_y+w_\eta \eta_x=-w_\zeta-w_\eta\sqrt x\\
u_y=\sqrt y\\
u_{xx}=w_{\zeta \zeta}+\sqrt x(x+1) w_{\zeta\eta}+w_{\eta\eta}-\frac{1}{2\sqrt x}w_\eta\\
u_{xy}=-\sqrt yw_{\zeta\eta}-\sqrt{xy}w_{\eta\eta}\\
u_{yy}=yw_{\eta\eta}+\frac{1}{2\sqrt y}w_\eta w ( ζ , η ) = u ( x , y ) ∴ u x = w ζ ζ y + w η η x = − w ζ − w η x u y = y u xx = w ζζ + x ( x + 1 ) w ζ η + w ηη − 2 x 1 w η u x y = − y w ζ η − x y w ηη u yy = y w ηη + 2 y 1 w η
Now from (1), the required canonical form is,
x w ζ ζ + ( x x + x 2 x − 2 y x ) w ζ η + ( x − y ) 2 w η η + y + x 2 w η + w ζ = 0 \pmb{xw_{\zeta\zeta}+(x\sqrt x +x^2\sqrt x -2y\sqrt x )w_{\zeta\eta}+(x-y)^2w_{\eta\eta}+\frac{\sqrt y +\sqrt x}{2}w_\eta+w_\zeta=0 } x w ζζ + ( x x + x 2 x − 2 y x ) w ζ η + ( x − y ) 2 w ηη + 2 y + x w η + w ζ = 0 x w ζζ + ( x x + x 2 x − 2 y x ) w ζ η + ( x − y ) 2 w ηη + 2 y + x w η + w ζ = 0
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