постоянным и их отношение
Или, иначе, из равенства (21.7.17) имеем
отсюда следует, что
3) Если
то
является множителем; сам объем х-пространства представляет собой интегральный инвариант. (Это справедливо также и для неавтономных систем, в которых
Дифференциальное уравнение, которому удовлетворяют множители, имеет простой вид:
так что множители представляют собой не что иное, как пространственные интегралы. К этому результату можно прийти и другим путем. Если
пространственный интеграл, то он сохраняет свое значение вдоль траектории, и так как
то и V сохраняет свое значение вдоль траектории. Поэтому остается постоянным и произведение
откуда следует, что выражение
представляет собой интегральный инвариант.
4) Если
то множители являются интегрирующими множителями уравнения
В самом деле, интегрирующие множители
удовлетворяют уравнению
а это уравнение совпадает с уравнением для множителей.
В частности, если
то единица является множителем и одновременно интегрирующим множителем, т. е. выражение
есть полный дифференциал
Функция является функцией тока Лагранжа; она играет важную роль в изучении плоских течений несжимаемой жидкости.
5) Рассмотрим преобразование к новым переменным
введенное нами в § 21.2.
В уравнениях преобразования
функции
принадлежат к классу
в области
пространства
якобиан
в области
не обращается в нуль. Преобразование устанавливает взаимно однозначное соответствие между областью
пространства х и областью
пространства у.
Докажем, что если
является множителем для исходной системы, то
является множителем преобразованной системы. Штрих здесь указывает на то, что выражение дается в новых переменных
Эту теорему нетрудно доказать непосредственным вычислением
однако значительно проще воспользоваться развитым выше гидродинамическим представлением. Мы видели, что соответствие существует не только между
двумя пространствами, но и между двумя движениями (§ 21.2). Изображающие точки
в этих двух пространствах занимают соответствующее относительное положение в момент
двигаясь вместе с соответствующими жидкостями, сохраняют это взаимное положение в течение всего времени. В силу этого из (21.7.18) имеем
где штрихи указывают на то, что выражения даются в переменных
Теорема, таким образом, доказана.