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 Следуя Флашке, положим так, что дифференциальные уравнения (1.2) примут вид а граничные условия (1.3) Заметим, что (2.1) задает преобразование переменных $(x, y)$ в переменные $(a, b)$. Отождествим точки $(x, y),(\tilde{x}, \tilde{y})$, если $x_{k}-\tilde{x}_{k}$ не зависит от $k$, и назовем класс эквивалентности «конфигурацией». Конфигурация характеризуется $2 n-1$ числами $x_{k}-x_{n},(k=1, \ldots, n-1)$, и $y_{k}, k=1, \ldots, n$. Таким образом, формулы (2.1) определяют обратимое преобразование ( $2 n-1)$-мерного пространства конфигураций в область в которой остается изучить поток, определяемый квадратичными дифференциальными уравнениями (2.2). Энергия системы имеет вид Покажем сначала, что для любого решения в $D$ что равнозначно утверждению о том, что $x_{k+1}-x_{k} \rightarrow \infty$ при $t \rightarrow \pm \infty$. Для доказательства рассмотрим систему (2.2) с заданными $a_{0}(t)$, $a_{n}(t) \in L^{2}(-\infty,+\infty)$ такими, что $\int_{-\infty}^{+\infty}\left(a_{0}^{2}+a_{n}^{2}\right) d t<\infty$, и докажем сле- дующую лемму: Доказательство. для которой Тогда удовлетворяет уравнению Поскольку вследствие выполнения энергетического соотношения $\phi$ и, следовательно, $\psi$ будут ограниченными, то интеграл ограничен при $T \rightarrow \pm \infty$, что и доказывает лемму. Мы можем применить это утверждение, в частности, к случаю $a_{0}=a_{n}=0$. Используя лемму для приведенной системы, где исключены первое и последнее уравнения в первой и второй строке (2.2), мы заключаем, что $\int_{-\infty}^{+\infty}\left(a_{n}^{2}+a_{n-2}^{2}\right) d t<\infty$ и, по индукции, что Поскольку, с другой стороны, $|\dot{p}| \leqslant 2 \sum a_{k}^{2}\left|b_{k}-b_{k+1}\right| \leqslant M$ ограничено, то $p=\sum_{1}^{n-1} a_{k}^{2} \rightarrow \mathbf{0}$ при $t \rightarrow \pm \infty$. Действительно, в противном случае должна существовать последовательность $t_{k} \rightarrow \infty$, для которой $p\left(t_{k}\right) \geqslant \delta>0$. Мы можем предположить, что последовательность выбрана таким образом, что $\left|t_{k+1}-t_{k}\right| \geqslant \delta / M$. Поскольку функция $p(t) \geqslant \delta / 2$, в непересекающихся интервалах $\left|t-t_{k}\right|<\frac{1}{2} \frac{\delta}{M}$ она не может быть интегрируемой, что противоречит (2.6). Это и доказывает (2.5). Кроме того, из (2.2) следует, что $b_{k}$ стремится к пределу $b_{k}(\infty)$ при $t \rightarrow+\infty$. Флашка $[1,2]$ заметил, что система (2.2) может быть представлена в матричной форме где Таким образом, если $U=U(t)$ – ортогональная матрица, удовлетворяющая уравнению то из (2.7) получим, что Таким образом, $L(t)$ подобна $L(0)$, и собственные значения $\lambda_{k}$ матрицы Якоби $L$, которые действительны и различны, не зависят от $t$. Это описание интегралов, как собственных значений линейного оператора, было предложено Лаксом [5], и вывод Флашки основывался на этом методе. так же, как и коэффициенты $I_{1}, \ldots, I_{n}$, являются интегралами движения (2.2). Для определенности мы упорядочим собственные значения по их величине Заметим, что $L(t) \rightarrow L(\infty)$ при $t \rightarrow+\infty$, где $L(\infty)$ – диагональная матрица, диагональные элементы которой должны быть собственными значениями $\lambda_{k}$, взятыми в надлежащем порядке. Из и (2.5) мы можем заключить, что $b_{k+1}(\infty)<b_{k}(\infty)$, или Используя тот факт, что система инвариантна относительно обращения времени $t$ получаем, что следующему: если при $t \rightarrow-\infty$ частицы $x_{k}$ достигают скоростей $y_{k}=-2 \lambda_{k}$ где $y_{1}<y_{2}<\ldots<y_{n}$, то при $t \rightarrow+\infty$ частицы $x_{k}$ имеют скорости $y_{n-k+1}$, таким образом, частицы обмениваются своими скоростями. Это описывает поток для нашей задачи (2.2), (2.3). Найдем также другой набор переменных, $r_{k}>0, k=1, \ldots, n-1$, которые вместе с $\lambda_{k}$ образуют набор координат, и представим рассматриваемые дифференциальные уравнения в этих новых переменных.
|
1 |
Оглавление
|