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Variétés symplectiques.

 

  defi2139

Exemple fondemental:

  prop2146

Preuve
Soit tex2html_wrap_inline5819 la projection canonique de T*X sur X définie par:

displaymath5771

Cette projection est une application tex2html_wrap_inline3651 donc admet une application linéaire tangente:

displaymath5772

A l'aide de cette application linéaire tangente, on définit la 1-forme canonique tex2html_wrap_inline4233 sur T*X (c'est une section de T*(T*X)) par:

displaymath5773

La structure symplectique de T*X est alors donnée par la 2-forme:

displaymath5774

L'antisymétrie de tex2html_wrap_inline5409 est évidente, de même que le fait que tex2html_wrap_inline5411 . Il reste à vérifier que tex2html_wrap_inline5409 est non dégénéré.

On choisit un système de coordonnées locales (x1,...,xn), soit tex2html_wrap_inline5843 la base correspondante de T*xX, et tex2html_wrap_inline5847 les coordonnées de la forme tex2html_wrap_inline5849 dans cette base. Soit tex2html_wrap_inline5851 . On a:

displaymath5775

donc:

displaymath5776

d'où:

displaymath5777

ce qui signifie que pour deux vecteurs v et v' de tex2html_wrap_inline5857 de coordonnées (q,p) et (q',p'), on a:

displaymath5778

qui est la forme canonique d'une forme bilinéaire antisymétrique non dégénérée.

  rem2195

  rem2200

  defi2205

Exemple de sous-variété lagrangienne de T*X
Soit tex2html_wrap_inline5889 une fonction tex2html_wrap_inline3651 et:

displaymath5779

C'est une sous-variété de dimension n de T*X (où n=dimX) qui est le graphe de tex2html_wrap_inline5901 . La fonction tex2html_wrap_inline4549 est appelée fonction génératrice de la variété tex2html_wrap_inline5905 .

Montrons que tex2html_wrap_inline5907 est lagrangienne. En coordonnées locales, tex2html_wrap_inline5909 si

displaymath5780

qui est l'équation d'un sous-espace vectoriel de dimension n=dimT*X/2, de plus tex2html_wrap_inline5915 est isotrope car:

eqnarray2227

Plus généralement, tex2html_wrap_inline5917tex2html_wrap_inline4235 est une 1-forme est lagrangienne si tex2html_wrap_inline5921 . Localement, une telle sous-variété est de la forme tex2html_wrap_inline5907 . En fait, pour qu'une sous-variété lagrangienne soit localement le graphe d'une différentielle de fonction, il suffit que la projection canonique restreinte à Y soit un difféomorphisme local de Y sur X.

  defi2249

Caractérisation:
On munit tex2html_wrap_inline5935 de la 2-forme tex2html_wrap_inline5937 :

displaymath5782

ce qui en fait une variété symplectique. Alors tex2html_wrap_inline4549 est canonique si et seulement si le graphe Y de tex2html_wrap_inline4549 est une sous-variété lagrangienne de tex2html_wrap_inline5935 . En effet:

displaymath5783

Comme Y a la dimension d'une variété lagrangienne, il suffit de vérifier que:

displaymath5784

Or

displaymath5785

si et seulement si:

displaymath5786

i.e. si et seulement si tex2html_wrap_inline5949 donc si et seulement si tex2html_wrap_inline4549 est canonique.


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Bernard Parisse
Tue Mar 25 10:25:51 MET 1997