Применение множителей Лагранжа в принципе действия

В «Классической механике» Гольдштейна он предлагает использовать множители Лагранжа, чтобы ввести в наши действия определенные типы неголономных и голономных ограничений. Метод, который он предлагает, состоит в том, чтобы определить модифицированный лагранжиан

л ( д ˙ , д ; т ) "=" л ( д ˙ , д ; т ) + я "=" 1 м λ я ф я ( д ˙ , д ; т ) ,
где ф я ( д ˙ , д ; т ) являются м уравнения связи и л исходный лагранжиан. Затем он переходит к определению действия С "=" т 1 т 2 л д т и принимает вариацию С равным нулю, таким образом применяя принцип Гамильтона.

Моя путаница в этом подходе возникает из-за того, как вводятся множители Лагранжа. я не понимаю почему я "=" 1 м λ я ф я ( д ˙ , д ; т ) следует ввести внутрь интеграла.

В многомерном исчислении система множителей Лагранжа проистекает из идеи, что если мы хотим получить экстремум функции с определенными ограничениями, то градиент функции будет пропорционален линейной комбинации градиента уравнений ограничений. Здесь речь идет о действии , а не о лагранжиане. Итак, я чувствую, что разрешение должно быть таким

дельта С + дельта я "=" 1 м λ я ф я ( д ˙ , д ; т ) "=" 0 ; С "=" т 1 т 2 л д т
и не
дельта С "=" 0 ; С "=" т 1 т 2 л д т .

Для меня неясно, имеет ли это смысл или эти два метода эквивалентны.

Ответы (1)

  1. Следует подчеркнуть, что ограничения

    ф ( д , д ˙ , т ) ,   е   { 1 , , м }
    зависит неявно (а возможно и явно) от времени т , поэтому у нас непрерывно много ограничений, а именно на каждый момент времени т .

    Поэтому мы должны ввести непрерывно много множителей Лагранжа λ ( т ) .

    И поэтому мы должны суммировать "=" 1 м и интегрировать по времени д т термин λ ( т ) ф ( д , д ˙ , т ) в расширенном действии. Этот факт, кажется, отвечает на главный вопрос ОП.

  2. Наконец, следует подчеркнуть, что трактовка Гольдштейном неголономных ограничений для принципа действия ошибочна/непоследовательна, ср. например , это и это сообщения Phys.SE.

    Собственно говоря, мы должны поэтому предположить, что ограничения ф ( д , д ˙ , т ) не зависит от обобщенных скоростей д ˙ , т.е. что они голономны ф ( д , т ) .