形式运动积分的极限
混沌动力学
2026-01-22 v1
摘要
我们考虑形如 H = 1 2 ( X 2 + Y 2 + ω 1 2 x 2 + ω 2 2 y 2 ) + ϵ ( η x y 2 + α x 3 + β x 2 y + γ y 3 ) H=\frac{1}{2}(X^2+Y^2+\omega_1^2x^2+\omega_2^2y^2)+\epsilon(\eta xy^2+\alpha x^3+\beta x^2y+\gamma y^3) H = 2 1 ( X 2 + Y 2 + ω 1 2 x 2 + ω 2 2 y 2 ) + ϵ ( η x y 2 + α x 3 + β x 2 y + γ y 3 ) 的哈密顿量中的形式(近似)运动积分,推广了先前 β = γ = 0 \beta=\gamma=0 β = γ = 0 的情形。我们首先给出当 ω 1 / ω 2 \omega_1/\omega_2 ω 1 / ω 2 为无理数时该积分的一般形式,然后考虑频率可公约的情形。特别地,我们研究了共振 ω 1 / ω 2 = 4 / 1 , 5 / 1 , 3 / 2 , 4 / 3 , 3 / 1 \omega_1/\omega_2=4/1, 5/1, 3/2, 4/3, 3/1 ω 1 / ω 2 = 4/1 , 5/1 , 3/2 , 4/3 , 3/1 和 2 / 1 2/1 2/1 下的积分。我们还计算了 ω 1 / ω 2 = 2 / 1 \omega_1/\omega_2=2/1 ω 1 / ω 2 = 2/1 和 1 / 1 1/1 1/1 (且 β = γ = 0 \beta=\gamma=0 β = γ = 0 )情形下的不变曲线与轨道,并比较了当 β γ ≠ 0 \beta\gamma\neq0 β γ = 0 时形式积分所预测的精确数值结果与理论结果。在 ω 1 / ω 2 = 1 / 1 \omega_1/\omega_2=1/1 ω 1 / ω 2 = 1/1 的特殊情形下,我们发现当 β = γ = 0 \beta=\gamma=0 β = γ = 0 且 η α ≠ 0 \eta\alpha\neq0 η α = 0 或 η = α = 0 \eta=\alpha=0 η = α = 0 且 β γ ≠ 0 \beta\gamma\neq 0 β γ = 0 时存在一个积分,但当 η α β γ ≠ 0 \eta\alpha\beta\gamma\neq 0 η α β γ = 0 时这是不可能的。然而,我们发现不变曲线与轨道可以用 ω 1 / ω 2 = 5 2 / 7 = 1.010 … \omega_1/\omega_2=5\sqrt{2}/7=1.010\dots ω 1 / ω 2 = 5 2 /7 = 1.010 … 的非共振积分来近似。
引用
@article{arxiv.2601.14899,
title = {Limits of the Formal Integrals of Motion},
author = {George Contopoulos and Athanasios C. Tzemos and Foivos Zanias},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.14899},
year = {2026}
}
备注
10 Figures