重言1形式

✍ dations ◷ 2025-09-18 14:32:50 #辛几何,哈密顿力学,拉格朗日力学

在数学中,重言 1-形式(Tautological one-form)是流形 的余切丛 T Q {\displaystyle T^{*}Q} 是 上一点,然而因为 是余切丛,我们可将 理解为切空间上一个函数,在 q = π ( m ) {\displaystyle q=\pi (m)} 是在 点的纤维中。重言 1-形式 θ m {\displaystyle \theta _{m}} 定义为

这是一个线性函数

所以

是流形 M = T Q {\displaystyle M=T^{*}Q} 上任意一个 1-形式,而 β {\displaystyle \beta ^{*}} 是余切丛上一个哈密顿向量场,而 X H {\displaystyle X_{H}}

用普通的方式表述,哈密顿流代表了一个力学系统在哈密顿-雅可比方程限制下的轨道。哈密顿流是哈密顿向量场的积分曲线,所以我们用作用量-角度坐标传统记法:

这里积分理解为在流形上的维持能量 E {\displaystyle E} 有一个黎曼或者伪黎曼度量 ,那么相应的定义可以用广义坐标写出。特别地,如果我们取度量为映射

这样便定义了

在 上的广义坐标中 ( q 1 , , q n , q ˙ 1 , , q ˙ n ) {\displaystyle (q^{1},\ldots ,q^{n},{\dot {q}}^{1},\ldots ,{\dot {q}}^{n})} ,我们有

以及

度量使我们可定义 T Q {\displaystyle T^{*}Q} 上的一个单位半径球面(丛)。典范 1-形式限制到这些球面上组成了一个切触结构;这个切触结构可以用来生成关于这个度量的测地流。

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