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Vol. 16 No. 9 (September 2026)
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低维泊松流形上Casimir函数的符号计算与可积性分析
Symbolic Computation of Casimir Functions and Integrability Analysis on Low-Dimensional Poisson Manifolds
DOI:
10.12677/pm.2026.169194
,
PDF
,
被引量
作者:
陈丹露
:景德镇陶瓷大学信息工程学院,江西 景德镇
关键词:
泊松流形
;
Casimir函数
;
符号计算
;
Liouville可积性
;
辛叶分解
;
Poisson Manifold
;
Casimir Function
;
Symbolic Computation
;
Liouville Integrability
;
Symplectic Foliation
摘要:
本文研究低维泊松流形上Casimir函数的符号计算及其在完全可积性分析中的应用。对给定的泊松双向量
π
=
1
2
π
i
j
(
x
)
∂
i
∧
∂
j
,Casimir函数
C
满足线性偏微分方程组
π
i
j
∂
j
C
=
0
。利用计算机代数系统符号求解该方程组,获得函数独立的Casimir函数,从而确定泊松流形的辛叶结构。在此基础上,给出低维情形(
d
i
m
M
≤
4
)下基于Casimir函数的Liouville可积性判据:若
r
a
n
k
π
=
2
r
,则最大独立对合首次积分数为
d
i
m
M
−
r
。分别讨论二维、三维及四维泊松流形的典型例子,展示符号计算推导过程与可积性分析细节。
Abstract:
This paper investigates the symbolic computation of Casimir functions on low-dimensional Poisson manifolds and its application to complete integrability analysis. For a given Poisson bivector
π
=
1
2
π
i
j
(
x
)
∂
i
∧
∂
j
, the Casimir functions
C
are determined by the linear PDE system
π
i
j
∂
j
C
=
0
. By symbolically solving this system using computer algebra, functionally independent Casimir functions are obtained, revealing the symplectic foliation of the manifold. A Liouville integrability criterion in low dimensions (
d
i
m
M
≤
4
) is established based on the Casimir functions: if
r
a
n
k
π
=
2
r
, then the maximal number of independent involutive first integrals is
d
i
m
M
−
r
. Typical examples in two, three, and four dimensions are discussed in great detail, with explicit symbolic computations and integrability analysis.
文章引用:
陈丹露. 低维泊松流形上Casimir函数的符号计算与可积性分析[J]. 理论数学, 2026, 16(9): 17-24.
https://doi.org/10.12677/pm.2026.169194
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