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自然界大多数力学系统都有某种对称性.自经典力学起,力学系统的对称性已经开始用于对其动力系统的研究上.对称性必然联系到某种守恒量.约化理论即是利用具对称性的系统的某种守恒量对系统进行约化.Marsden等学者发展的现代约化理论,利用力学系统上的李群作用生成的相关动量映射来刻画系统的守恒量,在保持相关性质的前提下,将原有力学系统约化成新的较简单的约化力学系统.从力学角度讲,余切丛是最重要的一类辛流形,多数经典力学系统的相空间都是余切丛.Smale,Arnold,Abratham,Marsden,Perlmutter,等众多学者的工作发展完善余切丛约化的相关理论.
本文分为如下几个部分:
第一部分介绍了约化理论的相关基础,给出了辛流形,李群,李群作用,Hamilton向量场,动量映射等基本概念和性质,其中动量映射是现代约化理论的基本工具,而关于主联络和曲率的相关知识是后面的嵌入余切丛约化理论的关键.最后给出了辛点约化和辛轨道约化两个基本辛约化定理.
第二部分着手余切丛约化,给出了两种不同的余切丛约化方法,嵌入余切丛约化和丛余切丛约化,将约化的余切丛空间映射到某个辛结构上.其中嵌入余切丛约化给出了约化余切丛与某个辛流形的嵌入关系,丛余切丛约化则将约化的余切丛辛微分同胚到一个丛结构上.
第三部分通过空间旋律群SO(3)作用于自身的余切丛上的例子,详细的阐述了这两种方法的应用,验证了它们的有效性.