Вблизи стационарного решения рассматривается автономная система Гамильтона с n степенями свободы и с аналитической
функцией Гамильтона. Сначала формулируется определение ее нормальной формы и рассматриваются его частные случаи и модификации. Затем
сравниваются различные способы вычисления нормальной формы: посредством производящей функции, посредством рядов Ли (просто и
с интегральной модификацией Журавлева), посредством параметрической замены.
Алгоритмы нормализации посредством рядов Ли и параметрической замены с интегральной модификацией сводятся
к последовательному вычислению однотипных квадратур и существенно проще всех существующих процедур нормализации.
Приводятся примеры гамильтоновых систем, в которых методом нормальной формы строятся асимптотические решения.
1) Получено асимптотическое решение для гамильтоновой системы, в которой возмущение не представляется полиномиальным
разложением по координатам и импульсам.
2) Круговая ограниченная задача трех тел. Вычисляются точно нормальные формы для всех резонансных случаев.
3) Колебания маятника на пружине (2 и 3 степени свободы) при резонансах частот 1:2 и 1:1:2. Приведен
результат асимптотического интегрирования. Аналитически описан процесс перекачки энергии колебаний от одной степени свободы к другой.
Показывается как асимптотическое интегрирование гамильтоновой системы можно провести также с помощью симметризации гамильтониана.
Симметризация или (инвариантная нормализация) введена В.Ф.Журавлевым и представляет собой аналог нормальной формы, но в некотором
смысле существенно ее обобщает.
Коммутирующие в симметричной форме части гамильтониана индуцируют фазовые потоки, являющиеся взаимными симметриями, что позволяет получать
дополнительные интегралы также как и в нормальной форме.
Гамильтониан можно асимптотически симметризовать последовательными квадратурами при весьма общих условиях на невозмущенную часть.
Симметризация удобна для асимптотического интегрирования неавтономных гамильтоновых систем, например,
1) колебания сферического маятника с произвольной трехмерной периодической вибрацией точки подвеса.
2) волчок Лагранжа на вибрирующем основании.
В обоих случаях нормальная форма позволяет находить периодические решения и исследовать их устойчивость.
|