Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике Кажущимся неудобством такой теории для приложений в методах теории возмущений является то, что функции $f$ и $S$, как правило, должны быть представлены в виде степенных рядов по $\varepsilon$, а такая зависимость не учитывается в вышеприведенных формулах. Модифицированный подход к этому вопросу был предложен Депри [17]; позже различными авторами (см., например, [49]) была показана эквивалентность этого подхода и теории Хори. Эквивалентность обобщенной теории преобразований Гамильтона-Якоби и преобразований Ли, использовавшихся в работах Пуанкаре, Хори и Депри соответственно, будет показана в конце главы II. Здесь мы ограничимся изложением основных теорем преобразований Ли для случая, когда функции $f$ и $S$ зависят от $\varepsilon$. Основной делью является получение соотношений (1.4.3) и (1.4.4). Изложение проводится так же, как и в работе Депри [17]. Рассмотрим вещественные аналитические функции $f$ и $S$, зависящие от $2 n$ канонически сопряженных переменных. Скобки Пуассона $(f, S)$ можно записать в виде где, как обычно, производная скалярной функции по вектору предполагается строчной матрицей. Можно определить $2 n$-мерный вектор $\boldsymbol{z}=(\boldsymbol{y}, \boldsymbol{x})$ и двумерный вектор $(f, S)$ и записать матрицу Пуассона размерности $2 \times 2$ где $J_{z}=\partial(f, S) / \partial z$ – матрица размерности $2 \times 2 n$ а $M$ – единичная симплектическая матрица размерности $2 n \times 2 n$, Тогда Для нетривиального канонического преобразования $z=z(\zeta)$ имеем где $J=\partial z / \partial \zeta$. Тогда Теперь получаем что показывает инвариантность матрицы $P$ относительно канонических преобразований. Производная Ли функции $f$, генерируемая функцией $S$, имеет вид Taк как $L_{S} f$ является билинейной формой относительно $f, S$, то отсюда вытекают следующие свойства ( $\alpha, \beta$ – постоянные числа): Если ввести определение $L_{S}^{0} f=f$, то $n$-я производная Ли будет иметь вид Для этой производной легко проверить следующие свойства: Если $S$ – вещественная аналитическая функция, то можно выбрать такое достаточно малое число $\varepsilon$, что ряды будут сходящимися для аналитических функций $f$. ГЛ. І. ТЕОРИЯ КАНОНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИИ Из последнего свойства вытекает следующее утверждение. сходятся в некоторой области z-пространства, то преобразование будет каноническим. Заметим, что по существу эта теорема совпадает с теоремой Ли, сформулированной выше. Доказательство рассматриваемой теоремы немедленно следует из гаких соотношений: и из формулы (1.4.17), примененной к выражению или Так как $z$ – канонический набор переменных, то $P(\boldsymbol{z})=M$ и, следовательно, Другим важным результатом является закон преобразования произвольной функции переменных $z$ в функцию переменных $\zeta$. Т е орем а. Образ каждой вещественғой аналитической функции $f(z)$ при преобразовании есть функция Действительно, где $\partial f / \partial \boldsymbol{z}$-строчная матрица $\left\|\partial f / \partial z_{k}\right\|$, а $L_{S} z$-матрица-столбец $\left\|\left(z_{k}, S\right)\right\|$. и, следовательно, получаем Повторяя эту процедуру $n$ раз, находим или из (1.4.20) Следовательно, тейлоровское разложение функции $f(\zeta, \varepsilon)$ имеет вид что и завершает доказательство. Следствие. Если функция $f(\boldsymbol{z}, \varepsilon)$ допускает разложение в ряд Тейлора в окрестности точки $\varepsilon=0$, т. е. то после применения канонического преобразования (1.4.19) получим Действительно, нз (1.4.20) получаем соотношение после подстановки которого в (1.4.23) и после собирания членов одинакового порядка по $\varepsilon$ приходим к желаемому результату. Наконец, докажем следующую теорему о преобразовании, обратном к каноническому преобразованию, определяемому рядами Ли. имеет вид Действительно, Оператор $\exp \left(\varepsilon\left(L_{S^{\prime}}+L_{S}\right)\right.$ должен соответствовать тождественному преобразованию, для которого $L_{S^{\prime}}+L_{S}=0$. Следовательно, $S^{\prime}=-S$, что и требовалось доказать.
|
1 |
Оглавление
|