
【计】 invariant integral
在数学分析中,"不变积分"(英文通常译为invariant integral)指的是一种在特定变换下保持不变的积分形式。其核心概念在于:当积分区域或函数本身经历某种变换(如坐标变换、群作用等)时,积分值保持不变。以下从汉英词典角度并结合数学内涵进行详细解释:
数学本质
不变积分描述的是在某种对称变换(如平移、旋转、群作用)下积分值保持不变的特性。若变换 ( T ) 作用于定义域 (Omega) 或函数 (f),满足: $$ int{T(Omega)} f , dmu = int{Omega} f , dmu $$ 则称该积分在变换 ( T ) 下是不变的。常见于微分几何、李群表示论等领域。
汉英术语对照
注:在微分方程中,"不变积分"有时指首次积分(first integral),但本文聚焦于变换下的不变性。
对称空间上的积分
在齐性空间(如球面、李群)上定义积分时,需保证积分在群作用下的不变性。例如,球面上的面积分在旋转变换下不变,其积分测度需满足旋转对称性。
来源:《数学百科全书》(科学出版社,2000)"不变测度"条目。
物理学中的守恒量
诺特定理将对称性与守恒律关联:若系统在变换下具有不变性,则存在对应的守恒量(如动量、角动量),其数学形式常表现为不变积分。
来源:Courant & Hilbert, Methods of Mathematical Physics, Vol.1 (1953), Chapter IV, §6.
《数学名词》(中国数学会审定)
不变积分(invariant integral):在给定的变换群作用下保持不变的积分。
来源:第2版,科学出版社,1993年,条目编号 04.009。
《Encyclopedia of Mathematics》
Aninvariant integral is an integral that remains unchanged under a group of transformations acting on the domain or the function.
来源:Springer, "Invariant Integration" entry (online version).
不变积分是刻画数学对象在变换下守恒性质的核心工具,其价值体现在对称性分析与物理守恒律的深度关联。理解该概念需结合群作用、微分形式与测度论,是现代几何与物理理论的基石之一。
“不变积分”是数学中的一个术语,通常与微分方程或动力系统相关,指在某种变换或演化过程中保持不变的积分形式或量值。以下是具体解释:
定义
不变积分(或积分不变量)是指一个积分表达式,在系统的演化(如时间变化、坐标变换)下保持恒定。例如,在常微分方程的解曲线上,若某个积分值不随时间改变,则称为该方程的不变积分。
数学形式
若系统由微分方程 $frac{dx}{dt} = f(x)$ 描述,不变积分满足:
$$
frac{d}{dt} int_{C(t)} omega = 0
$$
其中 $omega$ 是微分形式,$C(t)$ 是随时间演化的积分路径。
经典力学中的守恒量
如能量守恒、角动量守恒,可视为哈密顿系统的不变积分。例如,能量积分 $H(q,p) = text{常数}$ 在系统演化中保持不变。
微分方程的首次积分
对于一阶微分方程,首次积分(First Integral)即不变积分,用于降阶求解。例如,方程 $frac{dy}{dx} = f(x,y)$ 的首次积分 $F(x,y) = C$ 提供了解曲线族。
考虑自由粒子运动方程 $frac{dx}{dt} = 0$,其动量为 $p = mfrac{dx}{dt}$,能量为 $E = frac{p}{2m}$。能量积分 $int (E) , dt$ 在运动过程中保持不变,即为不变积分。
若涉及具体领域(如微分几何、动力系统),可能需要进一步补充定义。建议提供更多上下文以便更精准解释。
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