Гамильтоновы системы: различия между версиями

Материал из sawiki
Перейти к навигации Перейти к поиску
Строка 1: Строка 1:
 
===== Определения =====
 
===== Определения =====
 
Рассмотрим одномерное уравнение Ньютона
 
Рассмотрим одномерное уравнение Ньютона
\begin{equation}
+
\begin{gather*}
 
m \ddot{x} = F(x),\quad x(0) = x_0,\quad \dot{x}(0) = p_0
 
m \ddot{x} = F(x),\quad x(0) = x_0,\quad \dot{x}(0) = p_0
\end{equation}
+
\end{gather*}
 
Это уравнение эквивалентно системе
 
Это уравнение эквивалентно системе
 
\begin{equation}
 
\begin{equation}
 +
\label{eq1}
 
\begin{cases}
 
\begin{cases}
 
   \dot{x} = p,\\
 
   \dot{x} = p,\\
Строка 12: Строка 13:
 
\end{equation}
 
\end{equation}
 
'''Определение 1.'''
 
'''Определение 1.'''
Пусть рассматривается система обыкновенных дифференциальных уравнений:
+
Функция $$U(x)$$ называется '''потенциалом системы''', если $$U'(x)=-f(x)$$
\begin{gather*}
+
 
\frac{dx_i}{dt}=f_i(x),\quad \text{где}\quad x=(x_1,...,x_n)\in \mathbb{R}^n,\\
+
Далее предположим, что $$f(x)$$ — непрерывная функция. Потенциал определяется с точностью до произвольной постоянной.  
f_i(x)\: — \text{ компоненты вектор-функции } f(x)=\big(f_1(x),...,f_n(x)\big);\\
+
 
x(0)=x_0\in D_0.
+
'''Определение 2.'''
\end{gather*}
+
Первый интеграл системы (\ref{eq1}) называется '''гамильтонианом''' и определяется равенством
Введём обозначение для множества решений системы в фиксированный момент времени:
 
\begin{gather*}
 
D_t=\left\{\,x(t,x_0),\quad x_0\in D_0\right\}.
 
\end{gather*}
 
'''Фазовым объёмом''' множества $$D_t$$ называется выражение, определяемое по
 

Версия 00:55, 10 октября 2023

Определения

Рассмотрим одномерное уравнение Ньютона \begin{gather*} m \ddot{x} = F(x),\quad x(0) = x_0,\quad \dot{x}(0) = p_0 \end{gather*} Это уравнение эквивалентно системе \begin{equation} \label{eq1} \begin{cases} \dot{x} = p,\\ \dot{p} = f(x), \quad f(x) = \frac{1}{m}F(x). \end{cases} \end{equation} Определение 1. Функция $$U(x)$$ называется потенциалом системы, если $$U'(x)=-f(x)$$

Далее предположим, что $$f(x)$$ — непрерывная функция. Потенциал определяется с точностью до произвольной постоянной.

Определение 2. Первый интеграл системы (\ref{eq1}) называется гамильтонианом и определяется равенством