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冀藻丁谔型谱问题楣联系的孤子族的分解 摘要:本文通过l a x 对非线性化方法将一个含有四个位势薛丁 谔型谢商慧稻联系莳孤子方程族分解为类新豹有限绦 h a m i i t o n i a n 系统,裂丽守檀积分魏母函数,莲鳜了魏鸯陵绦 h a m i l t o n i a n 系统在刘维尔意义下的完全可积。作为皮鼹,她孤子方 程族的求解化为相容的常微分方程的h a m i i t o n i a n 系统的求解。 美键漏:獗子藏翡分解;对合性;可舔怒; 毒隈缝h a m i i t o n i a n 系统 d e c o m p o s i t i o n o fs o l i t o nh i e r a r c h ya s s o c i a t e dw i t h a s c h r i i d i n g e rt y p es p e c t r a lp r o b l e m a b s t r a c t :u s i n gt h e n o n l i r i e a r i z a t i o n a p p r o a c h o fl a x p a i r s ,t h e s o l i t o n h i e r a r c h y a s s o c i a t e dw i t has c h r 6 d i n g e rt y p es p e c t r a lp r o b l e m w i t h f o u r p o t e n t i a l s i s d e c o m p o s e d i n t oac l a s s o fn e w f i n i t e - d i m e n s i o n a lh a m i l t o n i a ns y s t e m s t h eg e n e r a t i n gf u n c t i o n o f i n t e g r a l si sp r e s e n t e d ,b a s e d o nw h i c ht h e s ef i n i t e ”d i m e n s i o n a l h a m i l t o n i a ns y s t e m sa r ep r o v e dt ob ec o m p l e t e l yi n t e g r a b l ei nt h e l i o u v i l l es e n s e ,a sa n a p p l i c a t i o n ,s o l u t i o n s f o rt h es o l i t o n h i e r a r c h y a r er e d u c e dt o s o l v i n g t h e c o m p a t i b l e h a m i l t o n i a n s y s t e m s o f o r d i n a r yd i f f e r e n t i a le q u a t i o n s k e y w o r d s :d e c o m p o s i t i o n o fs o l i t o nh i e r a r c h y :i n v o l u t i v i t y ;i n t e g r a b i l i t y ; f i n i t e - d i m e n s i o n a lh a m i l t o n i a ns y s t e m 1i n t r o d u c t i o n t h en o n l i n e a r i z a t i o na p p r o a c ho fe i g e n v a h mp r o b l e m so rl a xp a i r s 1 - 3 ji s ap o w e r f u l t o o lf o rr e v e a l i n gt i ml i n k sb e t w e e ns o l i t o ne q l l a t i o n sa n df i n i t e d i m e n s i o n a li n t e g r a b l es y s t a m s i tc a nn o to n l yg e n e r a t eq u i t ea 受wi l e w - f i n i t e - d i m e n s i o n a lc o m p l e t e l yi n t e g r a b l e s y s t e m sb u ta l s op a v eaw a yo fs o l v i n gs o l i t o ne q u a t i o n s 谤s e p a r a t i n gs p a t i a la n dt a m - p o r a t 獬i a b l e s l x p l i d ts o l u t i o n so ft h es o l i t o ne q u a t i o n :v h i c hi n c l u d es o l i t o ns o l u t i o n 。 p e r i o d i cs o l u t i o n ,q u a s i p e r i o d i cs o l u t i o na n do t h e ro n e s ,c a nb eo b t a i n e dt h r o u g hs o l v i n g t h ec o m p a t i b l es y s t e mo f o r d i n s ,r yd i f f e r e n t i a le q u a t i o n s 4 ,5 j h it h i s p a p e r ,o l l rm a i na i mi s t os t u d yt h ed e c o m p o s m o no ft h es o l i t o nh i e r a r c h y a s s o c i a t e dw i t has c k r s d i n g e rt y p es p e c t r a lp r o b l e mw i t hf o u rp o t e n t i a l s 5 b a s e do n 妇c n o n h n e a r i z a t i o na p p r o a c ho fl a x p a i r s i 竭,w eo b t a i na c l a s so fn e wf i n i t e d i m e n s i o n a l c o m p l e t e l yi n t e g r a b l es y s t e m si nt h el i o u v i l l es e n s e 。t h ep r e s e n tp a p e ri so r g a n i z e d8 s f o l l o w s 。h is e c t i o n2 ,v ef i r s ti n t r o d u c et h el e n a r dg r a d i e n ts e q u e n c ea n dc o n s t r u c tt h e s o l i t o nh i e r a r c h ya s s o c i a t e dw i t ht h es c h r 5 d i n g e rt y p es p e c t r a p r o b l e m 。i ns e c t i o n3 “霹 o b t a i nac l a s so fn e wf i n i t e d i h l e n 8 i o n a lh a m i l t o n i a ns y s t e m su n d e rac o n s t r a i n t ) e t w e e n t 酶p o t e n t i a l sa n de i g e n f u n c t i o n s i ns e c t i o n4 ,t h eg e n e r a t i n gf u n c t i o na p p r o a c h 1i s u s e dt oe a c u i a t et h ei n v o l u t i v i t yo fi n t e g r a l s i ns e c t i o n5 ,t h ei n d e p e n d e n c eo fc o n s e r v e d i n t e g r a l si sp r o v e d ,w h i c hn l e a n st h a tt h ec l a s so ff i n i t e - d i m e n s i o n a lh a m i l t o n i a us y s t e m s i sc o m p l e t e l yi n t e g r a b l ei nt h el i o u v i l l es e t l s e i ns e c t i o n6 ,s o l u t i o n sf o rt h es o l i t o nh i e r - a r c h ya r er e d t i c e dt os o l v i n gt h ec o m p a t i b l eh a m i l t o n i a ns y s t e m so fo r d i n a r yd i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s , 2t h e h i e r a r c h y o fn o n l i n e a re v o l u t i o n e q u a t i o n s l e tu sc o n s i d e ra s c h r 6 d i n g e rt y p es p e c t r a lp r o b l e m1 6 ,臻 y z 。十( t 协+ 1 a + v 2 a 2 + 一a 3 ) g = a 4 y , w i t hf o u rp o t e n t i a l s f o rt h es 氇酶o fc o n v e n i e n c e ,i tc a r tb ew r i t t e n 氇8 尊。裟盯;砭a ) 妒,妒= ( 妒i ,妒2 ) ? , w i t n ,( 隅a ) 一l + a s a 2 一a 搿一耜j f 1 ) w h e r ew 然( 剞,”,却,s ) r ,ai sac o n s t a n ts p e c t r a lp a r a m e t e r e q u a t i o n ( 1 ) i s c , q u i v a l e n tt ) t h es c i a r 5 d i n g e rt y p e s p e c t r mp r o b b ma r i dt h e r ei s 氇m i u r at r a n s f o r m a t i o nb e t w 畿bt h e i r l p o l e n t i a l s 强= = 毫b i t 2 一v +对i 赫蛙j 。一2 锚l 瞽s , 2 2 档一护 镪一2 蝌, i 髓f ,“掘r 。d e r i v et h es o l i t o nh i e r a r c h ya s s o c i a t e dw i t he q 1 ) ,w ei n t r o d u e e 癌el m :a r d g r a d i e n ts e q u e n c e 协) 醇t h e r e e u r s i v ee q u a t i o : w i t ht w o o p e r a t o r s k g j t 一勘,j 9 l 一0 ,j 0 榉= ( 繁急) ,j = ( i 善 ( 2 ) 赫一( 一;萨- :1 0 雌毋豢舅) ,弱一( 品a 墨毋) , 弱= f ;: 秘一热= 0 菇d v 魄( g - - ,乏1 1 ) ”一黑建嘏+ 瓤) a ”一j 十掰露2 a ”卅j 一黑彰2 a 料列 ”一嘉( 一戮1a 2 。) + 掣妒) 妒叫+ s 黑菇2 ) 妒小,密,一釜铲舻一。 2 a n dr 3 、g i v e st h ez e r 。c l t r v a t l l 。cc q u a c l o n t ( ) 毽啦i l o l i l i l l e a re v o l u t i o ne q u a t i o n s s ) 五。= x 。 一j “。一( s 叫) 。+ j “* m 十2 u u z 十( 州z ) 2 + 切叫z * 一;船篮4 - 珏“z ( s 叫) 。+ 2 u ( s w ) 。十( 就口) 。4 - ( 链。) + “ ;。一+ 2 铷w ) 。+ 3 ) z i s 。+ 2 s ) 。+ 2 ( 训) z + 3 ( s 训2 ) z 3f i n i t e d i m e n s i o n a lh a m i l t o n i a ns y s t e m s ( 5 ) 飘t 晒s e 波,聪s h a l ld i s u s sf i n i t e - , d i m e n s i o n a l h a m i l t o n i a ns y s t e m sa s s o c i a t e d w i h t h es p e c t r a lp r o b l e m ( 1 ) w i t ht h eh e l p o fn o n l i n e a r i z a t i o na p p r o a c h l e t 如( a ,j ) b e d i s t i n c tr e a ln u m b e r sa n d 鼢岩舔,p s ) f ,( 1 歹) w et a k en f o p i e s o ft h e s p e c t r a lp r o b l e m ( 1 ) ( 芝) 。= ( 一芍+ 五1 j 十瓤a ;二 j _ :2 秕 w en i n t r o d u c et h eg e n e r a t i n gf u n c t i o n 瓢: w h i c hs a t i s f i e s f k a j ) g = 0 3 ) ( 荔) ( 8 ) 9 ) 1 吨 f k o 秘 v 叭 m沁旺 叫媾 出咿k m w 曲吼 睥= n 0 0 t 墨 va os 吼 可 av缸 ows p n s研言 鼽蹦,8 i | 哪。甜 跏蚵 搿比 一 ”h x e h m 研 m 受 , 、0l; ,illtllili、 然 r 钆 、j s 茚t封醛 ,t 一 一 天 甄 脚 + 一p 尝 窖 l e t , 7 = ( ? 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( 2 ,7 ( 3 ) ,7 ( 4 ) , 4 ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 1 4 ) ( 1 t h e n w eg e t 世) = 锄功= 2 p j q j 十( 碍一a j w 一“) 窍 r e s o r t i n gt o ( 1 0 ) ,粥h a v et h a t 节( 域墨) v 知= 2 s i n c e t r u = 0 ,h e n c e u r j + j u = 0 ( 譬毫) l e t 叻= b ,孙) t ,t h e n 勺一西, 。:一妒j 蜗j + p 蚂# j 一( 矿( 沁) 仍) 西j + ( u ( ) 竹) r j u ( ) ( 霹) + 仍河( ,( ) ,) 一u ( ) 巧一勺u ( ) = 【( ) ,勺】 3 s i n c e 汲i s 勰k n j e c t i v em a p ,w ea r r i v ea t 弧 ( k a d w j = 奄滓一 ( ) ,】一0 i nv i e wo f ( 1 1 ) a n d ( 1 4 ) ,w h i c hi m p l i e s ( k 一,) v 一0 c o n s i d e rt h eb a r g m a n nc o n s t r a i n t t h a t i 8 w = 陬封,w ,s ) t = ( 一 2 ,2 ,、 ( 1 7 ) 一4 , ,2 ) r 三h ( p ,q ) 5 b v 越 = 蚰 w 瓣爹:溉,+ 毒璃) ? ,一溉,魏曩 i st h ee 燃i e 酸i 瓣e rp r 十a p ,p 掣一 2 窖+ 孕a q ,妒 一硅势,譬 爹,芦+ 2 a p 秽,蟹= 渗, ( 王莉 融尝譬矗墨一矗势势,爷 一矗爹,爹驴 静,爹 馨爹嚣一謦 w i t h t h e h ali,mlion8 1 1 岛黼一;舔譬 一 + a 敬譬 十a p ,p ,鼋 一热守弘聱营 f o rt h es a k e 西e o n v e n l e n e e ,w e n o wi n t r o d n c eab i l i n e a rf u n c t i o n 甄隈叼) 溅哟吲孙妒翱一妻蕊 ,2 露 ,) 即时轰毒v 知一l 脚篱瑚 弋巍尹+ q a 姆,鸯 i t i se a s y t os 瀚 菇一盖了8 一0 ; i nf k e ,r e s o r t i n gt o 辩f 12 j g o ,j 9 - 3 0a n d 了v 如一j g s ,t h e n w oh a v e ( 裂一a 了) g 一 僻a j ) 9 一”e i 、( k a 底夥 ,= :i - n 酌- 1 - - a 砜+ 羞码j + a j j - l 固点v 知 辩1鼙 强十矧( k - v j ) 惫v a j - 了v 8 ( 1 9 ) 2 0 ) u s i n g t h ei d e n t i t i e s q ( a ,钾) = a q ( 毒,? 7 ) 一 ,叩 , q a ( a 譬,哟= a 2 q 悠,彩一a 一 a n ds u b s t i t u t i n g ( 1 9 ) i n t o ( 1 0 ) y i e l d 氓一仃( 砷【g f a 2 + q ,国2 a p ,q + 2 a - 2 一q 妇,q ) 1 十q ,p )a 2 一q ,口) ( 2 1 ) p r o p o s i t i o n2 us a t i s f i e sl a xe q u a t i o n k = 【泓张嘲( 2 2 ) p r o o f i ti se a s yt ob ep r o v e da c c o r d i n gt o ( 1 1 ) ,( 2 0 ) t h e p r o p o s i t i o n2s h o w st h a t 最= d e t 圾i si n v a r i a n tu n d e rt h ea c t i o no ft h ex - f l 雠 t h e o r e m1 w h e r e 最= + 至o o 两1 , ( 2 3 ) 恐= 一2 岛= + 2 一2 一2 + 2 2 蜀。= + 2 - 2 一2 + 2 ( 2 碡) + 州划n 黧引+ 。l 黧赫 l 十。 篇赫三麓:卦 7 b v b l 咄 一天 净o p r o o f r e s o r t i n gt ot h ei d e n t i t i e s w e h a v e q ( a ,卵) 一a q 媾,野) 一 , q ( a 2 ,蹿) = a 2 q ( 毒,晖) 一a 一 m ( ,卵) 一a 一。 , t n = 0 蜀一d e t 珐 = 一”+ 2 ) 、2 q ( p ,q ) 一q i ( p ,们一2 一2 a + 2 p ,q + q ( 譬,q ) 一( 2 + 2 a p ,宰 ) q 函,p ) + 2 口 0 ,p ) + q 扫,p ) q ( q ,q ) = 一a 4 + 2 a 2 q ,g ) 一0 女扫,g ) - - ! - 2 q :。( a 2 p ,曲 一2 a 2 q 妇,q ) + 2 q ( a p ,g ) 口 ( a p ,p ) 一2 a q ( a p ,曲q ,一2 a q ) , 白,g ) q ( a 弘p ) + 2 a 2 q ( p ,口) q ,p ) + 2 q ( a 2 p ,曲q ( p ,p ) 一2 弦q ,g ) q ,内+ q ( q ,q ) + 2 q ( 弘p ) + q 0 ,奶q ( 吼q ) = 一a 4 一q p ,q ) + 2 q ( a 2 p ,q ) + q 妇,醇 + 2 q ( i p ,口) q 扫,p ) + 2 q ( a 砀,q ) q p ,p ) 一2 a q ( a p ,q ) q ,p ) 一2 a q x ,q ) q ( a 鼽p ) + 2 q 0 ,p ) + q 白,p ) q ( q ,q ) = 一a 4 + q ,口) + 2 q x ( a 2 p ,口) 一2 q ( a p ,q ) 一2 q ( a p ,p ) + 2 q ( p ,p ) 一q ( p ,q ) + 2 q ( a 鼽q ) q ( p ,p ) + 2 q ( a 2 p ,g ) 瑶 ,p ) 一4 q ( a p ,q ) q ( a p ,p ) + q ( p ,p ) q ( 口,q ) = 一舻+ a “一1 a 讯玑q + 2 a 一”一1 m = om = 0 00 2 a 一”一1 - 2 a 一”一1 m = 0m = 0 o o + a 以 8 一a 一1 + 2 a “以 + 2 a 一”一1 一4 a 一”一1 a h 。l p ,q = 一a 4 + 【 + 2 一2 一2 + 2 2 】 + 一1 【 + 2 一2 芝黛引 + 2 i l 斗9 。i i 。l = 一 + 互南霸 t h e p r o o f i sc o m p l e t e d 4t h e i n v o l u t i v i t y i nt h i ss e c t i o n ,w es h a l ld i s c u s st h ei n v o l u t i v i t yo fc o n s e r v e di n t e g r a l so ft h ef i n i t e - d i m e n s i o n a lh a m i l t o n i a ns y s t e m ( 1 8 ) c o n s i d e rba sah a m i l t o n i a ni nt h es y m p l e c t i c s p a c e ( r 2 ,d qad p ) t h ep o i s s o nb r a c k e to ft w os m o o t hf i m c t i o n sfa n dg i nt h es y m - p l e c t i cs p a c e ( r 2 ,匈a 酾i sd e f i n e da s 墨g 净蜀薹_ ( 铂o f t o g 一面o f 雨o g j , 一 一 t h r o u g h d i r e c tc a l c u l a t i o nw eh a v et h ec a n o n i c a l e q u a t i o n so ft h e 黾一f l o w : 丢( 塞) 一鼯( 一o f , , , t o q ;) 圳纠q k :) , 9 w 1 1 e r e 渺a ,国:_ l 奴+ ( a ,国渺,弘) 2i 三玖+ ( a ,国 码e 冬,p ,:t t + q 。e 筘,妨,( 2 p + 2 a - g 2 。;。芦年- 4 。 ,) 2 回 ( 2 7 ) p r o p o s i t i o n3 。礁s a t i s f i e st h ee q u a t i o no f 鼓一f l o w : 杀“= 阿( a ,k ) ,强1 ( 2 8 ) p r o o f n o t i n g t 0 1 1 一w 2 2m i dr e s o r t i n gt o ( 2 5 ) ,w e h a v e 杀强一( 强噶嚣瓤:麓) 一( 黧) 嘲一( 菱) e 嘞帕一 一t a ,天* ,( 菱) t 搬,一斑,一( 羡) 嘛,一繇( - - w 2 2 一 t l 叫t 1 2 ,) 一w ( a , 女) 珏一r k w ( a , ) 一【( a ,a ) ,】 t h e o r e i n2 。t h el a xm a t r i x 疙s a t i s f i e st h el a xe q u a t i o na l o n et h e7 ) f l o w : 豢叫此同 碗e 弘,a t ,= e ,+ q x 匆,p ,( 一2 芦亨2 a 。肛二。a 。) a n dn o t e 亿= “+ 蚤煮 妒( _ 22 咖g + 2 盯b 川印川 ) t h e n 荟熹2 亿一岛4 ( 2 9 ) u s i n g ( 2 8 ) ,w e h a v e d 7 、 嚣一蠢觑 一丽d a , + 塞志咿( 九沁) 叫 = 等+ 蚤n 鬲1 【熹奴+ v o ( 州 一等+ 美志【熹1 + 蠹n 忒1 猫州 ;瓮+ 而2 鲞熹一瓢1 脓 + 薹矿隔“硝十叁击陬池k ) 热j+ 轰矿隔国,硝十蚤矿衰陬池热3 = 瓮南蟊,拳i = i 去芦- - k 锫一薹熹嘲 隔是,园,f k = l 去芦- - k 噶专薹万陬魄氟) ,嘲 一鲁+ l i 笔蟊,取一一一识+ x l 1 + ( a ,肛) ,亿一p 1 + f k = l 舻- - k 陬( 灿,扎) ,n 】 = 等+ 陬,喾而2 玖,蝴 + 隔( a ,国,翰一阢试,叠+ 曼矿陬( 芦 ) ,嘲 = 鲁+ 陬等l i v y ( 狲矧 + 釜b 瞰k x 强l + 阿执砖,翰 + 蚤i 衰瞰k x 强l + 阿 芦k 列 登黠8w 8n e e do , j t yp r o v e 疆或 面d a , ;一譬识,垒拿 + i v y ( 走砖,叠一矗n 蕊1 陋涵天赢嘲- 1 1 坠舐 t h r o u g hd i r e c tc a l c u l a t i o n sw e h a v e 限等等 = 识等等一筹e 识 =f 一2 0 2 1 4 v l l + 2 ( a + p ) 西1 2 一2 ( a

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