非线性科学 > 混沌动力学
[提交于 2025年5月12日
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标题: 辛映射中几乎守恒量的几何 第一部分:扰动理论
标题: Geometry of Almost-Conserved Quantities in Symplectic Maps. Part I: Perturbation Theory
摘要: 诺特定理,它将连续对称性与精确守恒律联系起来,仍然是物理学和动力系统中最基本的原则之一。在本文中,我们将两个范式之间的概念平行关系描绘出来:从连续对称性中出现的精确不变量,以及从与辛映射可逆性相关的离散对称性中出现的近似不变量。我们证明,通过构造保留这些离散对称性的逐阶近似函数,可以系统地揭示隐藏的结构,这与诺特框架紧密呼应。所得到的函数不仅作为诊断工具,而且作为近可积行为的紧凑表示。 第一篇文章建立了该方法的形式基础。使用映射的对称形式作为一个灵活的测试案例,我们将摄动构造与已建立的技术进行了基准测试,包括扭转系数的李代数方法。为了消除摄动级数固有的模糊性,我们引入了一种平均过程,这自然导致了一个共振理论——能够处理有理旋转数和小分母发散。这使得能够准确且有条理地描述低阶共振,包括二次和三次亨农映射中的奇异和非奇异特征。这种方法是系统的,只需要线性代数和初等函数的积分,但所得结果与理论和数值实验的结果惊人地一致。最后,我们概述了将其扩展到更一般的映射,并讨论了这对实际系统(如粒子加速器)中的稳定性估计的影响。
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