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Generische Eigenschaften von ebenen Systemen, Hamilton-Systeme

Für ebene Differentialgleichungen ist die Menge aller strukturstabilen Systeme aus offen und dicht in . Strukturstabile Systeme sind für die Ebene also typisch. Typisch ist also auch, daß jeder Orbit eines ebenen Systems aus für wachsende Zeiten gegen eine endliche Anzahl von Ruhelagen und periodischer Orbits geht. Quasiperiodische Orbits sind nicht typisch. Unter bestimmten Voraussetzungen bleiben aber bei HAMILTON-Systemen quasiperiodische Orbits bei kleinen Störungen der Differentialgleichung erhalten. HAMILTON-Systeme sind also keine typischen Systeme.

Beispiel

Gegeben sei im das HAMILTON-System (in Winkel-Wirkungsvariablen)


wobei die HAMILTON-Funktion analytisch ist. Offenbar hat dieses System die Lösungen

mit Konstanten , wobei und von und abhängen können. Die Beziehung definiert einen invarianten Torus . Es wird nun anstelle von die gestörte HAMILTON-Funktion

betrachtet, wobei analytisch und ein kleiner Parameter sei.
Das Theorem von KOLMOGOROV-ARNOLD-MOSER (KAM- Theorem ) sagt in dieser Situation aus, daß, falls nichtdegeniert ist, d.h. gilt, für hinreichend kleine im gestörten HAMILTON-System die Mehrzahl der invarianten nichtresonanten Tori nicht verschwindet, sondern nur leicht deformiert wird. Mehrzahl ist in dem Sinne zu verstehen, daß das LEBESGUE-Maß der bezüglich der Tori gebildeten Komplementmenge gegen Null geht, wenn gegen geht. Ein oben definierter Torus, charakterisiert durch und , heißt nichtresonant, wenn es eine Konstante gibt, so daß für alle positiven ganzen Zahlen und die Ungleichung gilt.