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¿Ecuaciones diferenciales exactas de orden n mediante ecuaciones diferenciales pfaffianas?

Me pregunto si alguien podría arrojar algo de luz y ofrecer referencias para obtener más detalles sobre esta interesante cita:

La derivación de las condiciones de integrabilidad exacta de un difusor ordinario ordinaria de enésimo orden (o de una expresión diferencial que incluya derivadas de una única variable dependiente con respecto a una única variable independiente independiente) se hace depender a veces de la teoría de la integración de una expresión, exacta en el sentido del capítulo anterior. Sin embargo, como la como la relación no es inmediata y este método no es el principal, bastará con será suficiente aquí para dar las siguientes referencias a algunos de los escritores en cuyas memorias se encuentran referencias a Euler, Lagrange, Lexell y Condorcet. Condorcet, se encontrarán en ... Forsyth - Página 33

En otras palabras, me interesa saber cómo se estudia la cuestión de la exactitud de las odas de orden superior en términos de ecuaciones diferenciales pfaffianas (totales) y cómo cada una ilumina a la otra.

Hasta ahora mi única visión de esto viene realmente de Goursat (Página 115 si es necesario) que básicamente dice que Lagrange originalmente llegó a la idea del adjunto y la identidad de Lagrange como un medio para extender la teoría de los factores integradores a las ecuaciones lineales de orden n. Parecían enfoques bastante distintos al tema de las odas hasta que leí la cita de Forsyth, así que si los creadores de esta teoría llegaron naturalmente a alguna relación profunda, entonces seguramente algo interesante está pasando aquí.

Actualmente es donde me encuentro, no puedo encontrar el material al que se refiere Forsyth, no puedo encontrar ningún material por mi cuenta y he preguntado a profesores que nunca se han encontrado con estas ideas, por lo que espero que alguien de aquí se haya encontrado con estas ideas antes y que sea una pregunta lo suficientemente buena para este sitio, gracias.

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john146 Puntos 332

Asumiré que te refieres a las EDO con coeficientes reales-analíticos/holomorfos. Estás buscando algo llamado "teoría de Galois diferencial no lineal". Esto está relacionado con esta pregunta Solución de la EDO lineal en el entorno lineal. Dado que esta teoría se desarrolló después del libro que usted cita, no encontrará ninguna referencia al respecto y es razonable considerar que se trata de una fuente obsoleta sobre el tema.

En cuanto al entorno no lineal, el marco general ha sido establecido por Lie: la estructura del álgebra de Lie de las simetrías infinitesimales de la ecuación da cuenta del problema de la integrabilidad "en forma cerrada". Sin embargo, esta teoría no puede realizarse en el lugar singular de la ecuación diferencial, que es el contexto natural de muchas EDO que surgen en el "mundo real". Hay dos enfoques modernos para tratar el caso singular:

  1. (MR1425592) Umemura, H. "Differential Galois theory of infinite dimension" Nagoya Math. J. 144 (1996), 59-135
  2. (MR1924138) Malgrange, B. "Sobre la teoría de Galois diferencial no lineal. (Resumen en inglés)" Chinese Ann. Math. Ser. B 23 (2002), no. 2, 219-226

No sé mucho de la primera referencia (un poco demasiado "hardcore" para mí ;) ). La segunda es de naturaleza más geométrica y ha sido estudiada subsecuentemente por Por ejemplo la "escuela francesa", especialmente Casale y Malgrange. Aunque la teoría se considera técnica, es más accesible si se tiene una buena formación en geometría diferencial y álgebra de dimensiones finitas. Algunos resultados están definitivamente disponibles para foliaciones de codimensión 1. Sin embargo, el problema con el que se empieza conduce a una foliación de dimensión 1, y el groupoide de Galois-Malgrange para campos vectoriales (salvo el caso hamiltoniano más fácil) no es un tema muy desarrollado.

No sé si esta información te será de mucha ayuda, pero este es (hasta donde yo sé) el estado del arte en cuanto a la configuración singular para ODE.

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