非整数阶微积分理论的研究可以追溯到Leibniz,Liouville,Grunwald, Letnikov和Riemann. 在过去的几十年中,许多学者指出, 因为分数阶导数可以有效的描述物理中的非线性现象, 所以分数阶微积分在动力学理论[1, 2], 统计力学[3, 4]以及其他领域[5, 6, 7]中有广泛地应用.
在孤子理论中,寻找孤子方程新的可积系统是一个重要的课题. 屠格式[8]是获得可积哈密顿系统的 一个有效方法. 应用屠格式, 研究人员已经获得了大量的可积系统及其它们的哈密顿结构. 吴国成和张盛[9]提出了广义 屠格式, 可以构造分数阶可积孤子族的哈密顿结构. 岳超和夏铁成给出了分数阶二次型恒等式[10], 并得到分数阶AKNS族的一个可积耦合的哈密顿结构. 王惠等将超迹恒等式推广为分数阶的超级恒等式,本文中 我们基于李超代数, 应用分数阶超级恒等式构造出分数阶超Yang族以及它的分数阶超哈密顿结构.
首先,考虑一组分数阶矩阵等谱问题 Dαxψ=Uψ=U(u,λ)ψ, Dβtψ=Vψ,(2.1)
现在,给定圈李超代数G,我们引进超迹,使其满足
(1)~ 对称性 str(adaadb)=str(adbada), a,b∈G;(2.3)
(2)~ 李积不变性 str(adaad[b,c])=str(ad[a,b]adc), a,b,c∈G,(2.4)
定义泛函 W=∫[str(adVadUλ)+str(adΛadDαx−[U,V])]dx,(2.6)
从分数导数的意义上,泛函R关于a的梯度∇aR∈G定义为 ∫str(ad∇aRadb)dx=∂∂ϵR(a+ϵb)|ϵ=0, a,b∈G.(2.7)
定理2.1[11]} 设U=U(u,λ)∈G是齐次秩的n阶矩阵, 且定态零曲率方程Dαx=[U,V]除常数因子外有唯一解V∈G, 则有如下分数阶超迹恒等式 δδu∫str(adVadUλ)dx=λ−γ∂∂λλγ(str(adVad∂U/∂u)), γ=常数.(2.18)
定理2.[11]} 设V是定态零曲率方程Dαx=[U,V]的解,则分数阶超级恒等式中的常数γ由下列式子给出 γ=−λ2ddλln|str(adVadV)|, str(adVadV)≠0.(2.19)
我们考虑下面的李超代数 G2={5∑i=1λiei∣i=1,2,3,4,5} (参见文献[12]). e1=(0101 0 0000),e2=(0 1 0−100000),e3=(1 0 00−10000),
我们考虑分数阶超Yang等谱问题 Dαxψ=Uψ,
设V=ae3+be2+ce1+de4+fe5. 则解定态零曲率方程DαxV=[U,V]可得 Dαxam=2cm+1+2qcm−2rbm+u1fm+u2dm,
记 V(n)+=m∑m=0[ame3(n−m)+bme2(n−m)+cme1(n−m)+dme4(n−m)+fme5(n−m)]=λnV−V(n)−,
下面将应用分数阶超级恒等式构造分数阶超Yang族的哈密顿结构. 对于∀a=a1e1+a2e2+a3e3+a4e4+a5e5∈G, 通过计算即有 ada=(0 −a3 a2a5a4−2a22a10 −2a4 02a30−2a102a5−a4−a50a1a2a50−a4a3−a1),
显然,当α=β=1,系统(4.9)式化简为经典非线性超Yang系统 qt=rrx+ssx+u1xu2+u1u2x,
本文不但从等谱问题(3.1)获得分数阶超Yang族, 而且应用分数阶超迹恒等式构造了分数阶超 Yang族的分数阶超哈密顿结构. 这种构造分数阶孤子方程族的方法可以被推广到其他方程族上.