弱非线性动力学方程的Noether准对称性与近似Noether守恒量

摘要：

自然界和工程技术领域存在大量的非线性问题,它们通常需要用非线性微分方程来描述.守恒量在微分方程的求解、约化和定性分析方面发挥重要作用.因此,研究非线性动力学方程的近似守恒量具有重要意义.文章利用Noether对称性方法研究弱非线性动力学方程的近似守恒量.首先,将弱非线性动力学方程化为一般完整系统的Lagrange方程,在Lagrange框架下建立Noether准对称性的定义和广义Noether等式,给出近似Noether守恒量.其次,将弱非线性动力学方程化为相空间中一般完整系统的Hamilton方程,在Hamilton框架下建立Noether准对称性的定义和广义Noether等式,给出近似Noether守恒量.再次,将弱非线性动力学方程化为广义Birkhoff方程,在Birkhoff框架下建立Noether准对称性的定义和广义Noether等式,给出近似Noether守恒量.最后,以著名的van der Pol方程,Duffing方程以及弱非线性耦合振子为例,分析三个不同框架下弱非线性系统的Noether准对称性与近似Noether守恒量的计算.结果表明:同一弱非线性动力学方程可以化为不同的一般完整系统或不同的广义Birkhoff系统;Hamilton框架下的结果是Birkhoff框架的特例,而Lagrange框架下的结果与Hamilton框架的等价.利用Noether对称性方法寻找弱非线性动力学方程的近似守恒量不仅方便有效,而且具有较大的灵活性.

关键词：弱非线性动力学、近似Noether守恒量、Noether准对称性、广义Noether等式

所属期刊栏目：52

分类号：O316(理论力学（一般力学）)

资助基金：国家自然科学基金;江苏省自然科学基金

在线出版日期：2020-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1765-1773