哈密顿 - 雅可比理论:从积分到几何光学的深入探究
1. 希尔伯特独立积分
在一个由测地等距超曲面族所定义的正则场中,存在一种线积分,它与积分路径无关。这个积分以其发现者希尔伯特命名,不仅在哈密顿 - 雅可比理论中具有重要意义,在变分法的某些方面也发挥着关键作用。
假设存在一个简单覆盖区域 $G$ 的测地等距超曲面族。考虑区域 $G$ 内分别位于超曲面 $S = \sigma_1$ 和 $S = \sigma_2$ 上的任意两点 $P_1$ 和 $P_2$,以及一条连接这两点且位于 $G$ 内的任意 $C^1$ 曲线 $C: q_i = q_i(t)$。曲线 $C$ 的切向量 $(dq_i/dt, 1)$ 的分量记为 $(q_i’, 1)$。沿着曲线 $C$ 对 $dS$ 进行积分,这个积分显然与路径无关:
[J := \int_{P_1}^{P_2} dS(q_i, t) = \sigma_2 - \sigma_1 = \int_{P_1}^{P_2} \left(\frac{\partial S}{\partial q_i}q_i’ + \frac{\partial S}{\partial t}\right) dt]
通过应用 $p_i = \partial S / \partial q_i$ 和哈密顿 - 雅可比方程,可得到一个与路径无关的积分:
[J = \int_{P_1}^{P_2} \left(p_iq_i’ - H(q_i, p_i, t)\right) dt = \sigma_2 - \sigma_1]
再通过勒让德变换消除 $p_i$,引入 $\dot{q} i$,得到:
[J = \int
超级会员免费看
订阅专栏 解锁全文
1415

被折叠的 条评论
为什么被折叠?



