一类拟周期Hamiltonian系统的平衡点的稳定性

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在第一章中,为后继工作做准备,我们简要回顾Hamiltonian系统的一些基本概念与经典理论。自第二章起,我们考虑如下的Hamiltonian系统:{(x)=J(Ax+▽f(x,θ))(θ)=ω其中x∈R2,θ∈Td.为了讨论问题的需要,我们假设下列条件成立:  1.A是实对称矩阵;  2.函数f关于变量x,θ实值解析,并且在x=0附近有f(x,θ)=O3(|x|);  3.ω是一个Diophantine向量,即存在正的常数γ>0和(τ)>d+1,使得|〈k,ω〉|≥γ/|k|τ,当0≠k∈Zd.  其中〈k,ω〉=∑ikiωi,|k|=∑i|ki|.  在本文中,我们将仅考虑椭圆情形。令ρ=√det A.做变量替换z=1/√2(x1+ix2)并引入新的作用量I,我们得到了一个新的系统:{(z)=iρ(z+(e)/(e)f(z,(z),θ))(θ)=ω(0.0.1)(I)=-(e)/(e)θf(z,(z),θ)其辛结构为dIΛdθ+idzΛd(z),相应的Hamiltonian函数为H=<ω,I>+ρz(z)+f(z,(z),θ),(0.0.2)其中f(z,(z),θ)=O3(|z|).我们将从系统(0.0.1)出发,考虑其不动点z=0的Lyapunov稳定性。  在第二章中我们假设f的第一个非零共振项关于z,(z)是n次的。则我们可以找到一个辛变换F.借助这一变换,Hamiltonian函数(0.0.2)可以化归到n阶规范型:  H(o)F=Hn=<ω,I>+Nn+Pn.作坐标变换z=√ueiβ,我们有(N)n=un/2g(β),Pn=O(un+1/2).与周期情形类似,我们讨论以下两种情形:  1.g存在非临界的零点。我们证明在此情形下不动点z=0是不稳定的。  2.g恒不等于零。这时n=2l.我们可以构造一个适当的辛变换,其  将Hamiltonian函数H(o)F化为以下形式:(H)=(H)(p,q,t)=apl+O(pl+1/2),  其中a≠0.接下来,利用上述系统的不变环面的存在性我们可以证明不动点z=0是稳定的。  受Rüssmann的工作的启发,在第三章中我们将考虑不存在共振项的情形。在此情形下,我们证明不动点z=0是稳定的。
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