Preprint GA 2/2002

The structure of variational first-order partial differential equations

By Alžběta Haková

Cílem práce je analyzovat variačnost systémů parciálních diferenciálních rovnic 1. řádu na hladkých varietách metodami diferenciální geometrie. Je známo, že variačnost systému parciálních diferenciálních rovnic (libovolného řádu) úzce souvisí s existencí jistých uzavřených diferenciálních forem, které obecně nejsou určeny jednoznačně. Zároveň netriviální topologická stuktura podkladové variety vede i k nutnosti zkoumat definiční obory těchto uzavřených forem, tj. k otázce globální existence.

Pro případ obyčejných diferenciálních rovnic libovolného řádu na fibrovaných prostorech bylo dokázáno, že variačnost je ekvivalentní s existencí jisté uzavřené formy, a že tato forma je globální a jediná. Hlavním výsledkem předložené práce je důkaz, že analogické tvrzení platí i pro parciální diferenciální rovnice 1. řádu. Výsledkem je rovněž explicitní konstrukce této diferenciální formy. Jako důsledek pak získáváme explicitní charakteristiku všech systémů PDR 1. řádu, které jsou variační a jejich Lagrangiánů.