Так как матрица A положительно определена, то из системы линейных уравнений
найдем компоненты обобщенных скоростей как функций обобщенных импульсов. Только тогда функция Гамильтона будет функцией переменных Гамильтона.
В силу известных свойств преобразования Лежандра имеем:
а из уравнений Лагранжа второго рода имеем
Тогда в переменных Гамильтона , канонические уравнения Гамильтона запишутся так:
Выберем теперь в качестве независимых переменных K обобщенных координат и обобщенных скоростей (их обозначение общего члена есть ) и n - k переменных (их общий член обозначим ).
Определение. Функцией Рауса R называется преобразование Лежандра по части обобщенных скоростей функции Лагранжа L:
В переменных Раусса дифференциальные уравнения движения запишем в виде, который называется уравнениями Раусса:
Доказательство. По свойству преобразования Лежандра имеем
а по определению преобразования Лежандра и его свойству, а также по свойству двойного преобразования Лежандра имеет место
|
|
Наконец, из уравнения Лагранжа
Следует
В результате, уравнения Раусса запишутся в виде.
Решение уравнений Раусса для систем с циклическими координатами.
Пусть теперь механическая система с n степенями свободы имеет циклические координаты (их общее обозначение )
тогда как остальные координаты (позиционные координаты, их общее обозначение ) содержатся в функции Лагранжа
Если выполняется условие
то из системы уравнений
можно найти .
Зависимость позиционных координат от времени и начальных условий находят из первых уравнений Раусса
после чего из оставшихся уравнений ищут зависимость от времени позиционных координат.