Geodesic flow on an intersection of several confocal quadrics in $\mathbb{R}^n$
- Authors: Belozerov G.V.1
-
Affiliations:
- Lomonosov Moscow State University, Faculty of Mechanics and Mathematics
- Issue: Vol 214, No 7 (2023)
- Pages: 3-26
- Section: Articles
- URL: https://journal-vniispk.ru/0368-8666/article/view/133531
- DOI: https://doi.org/10.4213/sm9864
- ID: 133531
Cite item
Abstract
By the Jacobi-Chasles theorem, for each geodesic on an n-axial ellipsoid in n-dimensional Euclidean space, apart from it there exist also n−2 quadrics confocal with it that are tangent to all the tangent lines of this geodesic. It is shown that this result also holds for the geodesic flow on the intersection of several nondegenerate confocal quadrics. As in the case of the Jacobi-Chasles theorem, this fact ensures the integrability of the corresponding geodesic flow. For each compact intersection of several nondegenerate confocal quadrics its homeomorphism class is determined, and it turns out that such an intersection is always homeomorphic to a product of several spheres. Also, a sufficient condition for a potential is presented which ensures that the addition of this potential preserved the integrability of the corresponding dynamical system on the intersection of an arbitrary number of confocal quadrics.
About the authors
Gleb Vladimirovich Belozerov
Lomonosov Moscow State University, Faculty of Mechanics and Mathematics
Author for correspondence.
Email: math-net2025_06@mi-ras.ru
References
- C. G. J. Jacobi, “Note von der geodätischen Linie auf einem Ellipsoid und den verschiedenen Anwendungen einer merkwürdigen analytischen Substitution”, J. Reine Angew. Math., 1839:19 (1839), 309–313
- К. Якоби, Лекции по динамике, ОНТИ, М.–Л., 1936, 272 с.
- M. Chasles, “Sur les lignes geodesiques et les lignes de courbure des surfaces du second degre”, J. Math. Pures Appl., 11 (1846), 5–20
- В. И. Арнольд, Математические методы классической механики, 3-е изд., Наука, М., 1989, 472 с.
- А. В. Болсинов, А. Т. Фоменко, “Траекторная классификация геодезических потоков двумерных эллипсоидов. Задача Якоби траекторно эквивалентна интегрируемому случаю Эйлера в динамике твердого тела”, Функц. анализ и его прил., 29:3 (1995), 1–15
- А. В. Болсинов, А. Т. Фоменко, Интегрируемые гамильтоновы системы. Геометрия, топология, классификация, т. 1, 2, Изд. дом “Удмуртский университет”, Ижевск, 1999, 444 с., 447 с.
- Нгуен Тьен Зунг, “Топологические инварианты интегрируемых геодезических потоков на многомерном торе и сфере”, Новые результаты в теории топологической классификации интегрируемых систем, Сборник статей, Тр. МИАН, 205, Наука, М., 1994, 73–90
- K. M. Davison, H. R. Dullin, A. V. Bolsinov, “Geodesics on the ellipsoid and monodromy”, J. Geom. Phys., 57:12 (2007), 2437–2454
- В. В. Козлов, Д. В. Трещeв, Биллиарды. Генетическое введение в динамику систем с ударами, Изд-во Моск. ун-та, М., 1991, 168 с.
- В. Драгович, М. Раднович, Интегрируемые биллиарды, квадрики и многомерные поризмы Понселе, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, М.–Ижевск, 2010, 338 с.
- В. В. Фокичева, “Описание особенностей системы ‘биллиард в эллипсе’ ”, Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем., мех., 2012, № 5, 31–34
- В. В. Фокичева, “Описание особенностей системы бильярда в областях, ограниченных софокусными эллипсами или гиперболами”, Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем., мех., 2014, № 4, 18–27
- В. В. Фокичева, “Топологическая классификация биллиардов в локально плоских областях, ограниченных дугами софокусных квадрик”, Матем. сб., 206:10 (2015), 127–176
- В. В. Козлов, “Топологические препятствия к интегрируемости натуральных механических систем”, Докл. АН СССР, 249:6 (1979), 1299–1302
- S. Gitler, S. Lopez de Medrano, “Intersections of quadrics, moment-angle manifolds and connected sums”, Geom. Topol., 17:3 (2013), 1497–1534
- В. В. Козлов, “Некоторые интегрируемые обобщения задачи Якоби о геодезических на эллипсоиде”, ПММ, 59:1 (1995), 3–9
Supplementary files
