Одномерная система гамильтонова система?

У меня есть следующее уравнение движения:

Икс ˙ "=" β Икс у
с у "=" 1 Икс . Я хотел бы видеть, является ли это гамильтоновым или нет.

Из-за того, что он одномерный, я думаю, что он должен быть локально гамильтоновым. Однако я не знаю, как определить импульс. При этом можно было бы проверить фундаментальные скобки Пуассона в качестве теста, чтобы увидеть, наделены ли они алгеброй Пуассона. Как я могу действовать без этого определения?

Ответы (2)

Другой подход, отличный от подхода Qmechanic. Обратите внимание, что ваше дифференциальное уравнение подразумевает, что

1 2 Икс ˙ 2 β 2 2 Икс 2 ( 1 Икс ) 2 "=" Е ,
с Е "=" 0 . Это уравнение сохранения для системы второго порядка
Икс ¨ "=" г г Икс U ( Икс )
где
U ( Икс ) "=" β 2 2 Икс 2 ( 1 Икс ) 2 .
Это двумерная система Гамильтона, гамильтониан которой равен
ЧАС ( Икс , п ) "=" п 2 2 β 2 2 Икс 2 ( 1 Икс ) 2 .
Решения исходного ОДУ — это в точности те, которые решают уравнения Гамильтона этой новой системы (одно из них п "=" Икс ˙ ) такой, что
п ( 0 ) "=" β Икс ( 0 ) ( 1 Икс ( 0 ) ) .
Это требование также фиксирует знаки (я предполагаю β > 0 ) по непрерывности решений. На самом деле необходим более точный анализ, если Икс ( 0 ) "=" 0 или Икс ( 0 ) "=" 1 .

Дополнение . На самом деле есть еще одна, еще более простая возможность. Просто определите

ЧАС ( Икс , п ) "=" п β Икс ( 1 Икс ) .
Уравнение Гамильтона для Икс это просто ваше начальное уравнение, которое допускает единственное решение, когда вы фиксируете начальное условие Икс ( 0 ) и это не зависит от переменной п и на оставшееся уравнение.

  1. Одномерное фазовое пространство не может иметь регулярную пуассоновскую структуру ни в одной точке из-за кососимметрии. (Правильные фазовые пространства всегда четномерны.)

  2. Однако существует большая свобода встраивания одномерной системы OP в двухмерное фазовое пространство.

    Пример: определение фундаментальной скобки Пуассона

    (1) { Икс , у } "=" β Икс ( 1 Икс ) у , у     0 ,
    и гамильтониан
    (2) ЧАС   "="   п | у | .
    Тогда первое уравнение Гамильтона — это искомая ЭОМ ОП:
    (3) Икс ˙     { Икс , ЧАС }   "="   { Икс , у } ЧАС у   "="   β Икс ( 1 Икс ) .