Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 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 ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 5. Скобки ПуассонаПусть
Скобками Пуассона для функций
Из определения скобок Пуассона вытекают следующие их свойства: 1) свойство антикоммутативности
2) если функции совпадают, то скобки Пуассона обращаются в нуль:
3) если одна из функций равна постоянной, то скобки Пуассона обращаются в нуль:
где а — постоянная; 4) свойство распределительности
5) частная производная по времени
Если рассматривать три функции
В справедливости тождества Якоби — Пуассона можно убедиться непосредственно путем дифференцирования. Однако, как указал Гурса, нет нужды проводить все вычисления до конца. Действительно, каждый член левой части равенства (6.28) представляет произведение производной второго порядка на две производные первого порядка. Поэтому для доказательства справедливости тождества Якоби — Пуассона достаточно показать, что левая часть (6.28) не содержит вторых производных от функций Для доказательства воспользуемся одним положением из теории линейных дифференциальных операторов. Рассмотрим два линейных дифференциальных оператора:
где Имеем
Аналогично
Составляя теперь разность
т. е. снова получаем линейный оператор, не содержащий вторых производных. Пользуясь полученным результатом, можно доказать тождество Якоби — Пуассона. Покажем, что левая часть (6.28) не содержит вторых производных от функции Вторые производные от функции
что можно представить так:
Скобки Пуассона Рассмотрим два линейных оператора:
Равенство (6.30) тогда можно представить так:
Это выражение на основании (6.29) не содержит вторых производных от функции Аналогичным способом можно показать, что левая часть равенства (6.28) не содержит вторых производных от функций Рассмотрим теперь связь между скобками Пуассона и уравнениями движения. Для этого составим скобки Пуассона от функции Гамильтона
Если теперь воспользоваться уравнениями Гамильтона
то
Но так как
то окончательно получаем
Если функция
Таким образом, для того чтобы функция Если же интеграл уравнений движения не зависит явным образом от времени
С помощью скобок Пуассона можно находить интегралы канонической системы уравнений Гамильтона. Имеет место следующая теорема Пуассона: если функции Для того чтобы показать, что функция
Так как
С помощью этих соотношений равенство (6.34) можно представить в следующей форме:
Пользуясь свойствами скобок Пуассона, находим
или
и, окончательно,
а это означает, что функция Таким образом, зная два независимых интеграла канонической системы, можно найти третий интеграл. Однако таким путем не всегда удается получить новый интеграл, не зависящий от первых двух. Будем говорить, что функции
Такая система интегралов называется инволюционной системой интегралов или якобиевой системой. Легко видеть, что из якобиевой системы интегралов нового независимого интеграла с помощью теоремы Пуассона получить нельзя. Пример 1. Показать, что для каждой пары координат (аналогично для каждой пары импульсов) скобки Пуассона обращаются в нуль:
а
где
Указание. Воспользоваться определением скобок Пуассона. Пример 2. Показать, что если
Для доказательства воспользуемся известными соотношениями
Скобка Пуассона
Аналогично доказываются остальные два соотношения. Пример 3. Показать, что если функция Гамильтона Н не зависит явным образом от времени а функция
Если функция Гамильтона Н не зависит явным образом от времени ралом уравнений движения. На основании теоремы Пуассона
Следовательно,
также есть интеграл канонической системы уравнений Гамильтона. Аналогично доказывается, что
тоже будет интегралом.
|
1 |
Оглавление
|