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本文讨论了带约束的动力学符号计算理论,涉及到计算机代数,微分代数,微分方程和动力学等重要学科。对微分多项式约化作了研究,提出了新的约化算法,并将微分特征列法用于求解动力学约束。从数学的观点,对带约束动力学理论作了分析和研究,对多项式类型的动力学系统,利用符号计算,解决了求约束过程中的一些难点,并提出了新的求约束算法。
1.对吴微分特征列法作了改进。提出了一个新的完备化算法,新的完备化算法比其它的完备化算法在计算机上容易实现。利用新的完备化算法,改进了求补充可积条件的算法,可以得到比较少的补充可积条件,减小了膨胀,提高了运算速度。
2.把CNI条件、SPR条件与广义特征列、微分多项式除法结合,提出一个微分多项式约化的新算法,并证明了其正确性。
3.利用微分特征列法和AC=BD求解了一类偏微分方程。并对AC=BD求微分方程解的方法作了进一步的推广,给出了在目标方程未知情况下求变换的方法。
4.利用线性方程组理论,从数学的角度解释了约束出现和求相容条件的原因。证明一个求解约束的等价性定理。对多项式类型的Euler-Lagrange方程,给出了两个具体算法,不用求Hessian矩阵的秩和解系数是多项式的线性方程组,就可以判断出是四种情况中的哪一种,并得到相应的结果。
5.对多项式类型的Hamilton系统,给出了一个算法,不用计算Hessian矩阵的秩,就可以判断出Hamilton系统是否带约束,并求出首约束。如果带有约束,在求出首约束的基础上,给出了两个算法,不用解系数是多项式的线性方程组,就可以求出约束和乘子,并证明了一个约束和乘子之间关系的定理。
6.对辛算法作了改进,使得对多项式类型的Euler-Lagrange方程,在求约束的过程中程不用再求辛矩阵的秩和逆,解决了Faddeev-Jackiw方法中的难点。在辛算法的基础上,借鉴了Lagrange系统求约束的方法,利用线性方程组理论,提出了一个求约束的新算法,并求解了一个Cawley反例。