• ベストアンサー

ラグランジュ方程式が成立しない座標系の具体例について

最小作用則からラグランジュ方程式を導出する過程での変分定理を学んだものです。ラグランジュ方程式が成立する十分条件として、一次変分における誤差の一様収束性を勉強したのですが、具体的にラグランジュ方程式が適用できない座標系というものはどういうものがありますでしょうか? 昔理解が浅かった時期に何かの参考書に載っていた記憶はあるもですが思い出せません。。。 どうぞ知っている方宜しく御願いいたします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.2

簡単な例ですか。座標系によらない例です。 L=T-V でTは力学的エネルギー、Vは位置エネルギーです。 熱的に賦活化しないと動けない状態とします。 賦活化するエネルギーをEaとすると、 T=T+Eaとなります。 一方でT+Vが保存されるとき V=V-Eaとなります。 L=T-V+2Eaとなります。 Eaは定数なので関係ないように見えますが、 Vが電位に関係するとき、賦活後に打ち消される場合があって、 そのときEaはエネルギー損失となります。 ラグランジュ方程式は必要条件であっても十分条件でない例です。

その他の回答 (1)

  • my3027
  • ベストアンサー率33% (495/1499)
回答No.1

具体的ではないですが、 ・一般化座標が独立で無い場合 ・系がノンホロノミックシステムの場合 はラグランジュ方程式は成立しないと思います。

関連するQ&A

  • オイラー・ラグランジュ方程式の導出過程において

    オイラー・ラグランジュ方程式を最小作用の原理から導出する過程において、以下の添付画像の式(6)のように部分積分を行いますよね。 (画像の出展 : http://hooktail.sub.jp/analytic/verifyLagEq/) その右辺第一項の中にある ∂L/∂(q_k)' は定数のように扱われているように見えるのですが、一般には時間依存していると思います。なぜこのように書けるのでしょうか。 はじめにL(q, q', t)と表示してあることから、この3変数を独立として扱うということなのでしょうか? 初歩的な疑問とは思いますがどうかご回答をよろしくお願いします。

  • ハミルトニアンとラグラジアン

    ハミルトニアンとラグラジアンは、共に間接法で系のエネルギを一般化座標について偏微分して、運動方程式を導出する為の別の方法という理解でよろしいでしょうか? 変分法によるラグランジュ方程式に関してはある程度知識あるつもりですが、ハミルトニアンの文献を読むとそう思えます。間違っていたらご指摘頂き、その利点を教えて頂ければ幸いです。

  • 解析力学が得意な方に質問です。

    解析力学が得意な方に質問です。 ダランベールの原理からオイラーラグランジュ方程式の導出、および変分原理からオイラーラグランジュ方程式の導出を、専門書など一切何も見ずにできるのですか? あと、ゴールドスタインの古典力学の第5章 剛体の運動方程式をさくっと理解できなければ、量子力学を理解するのは無理ですか?

  • 解析力学での座標と運動量

    最小作用の原理をハミルトン形式で記述するとき座標Xと運動量Pが独立なので各々の変分の被積分関数が0でなくてはならないとありますが、…XとPは独立なのですか?XによってPが決まるのに。納得できません(._.)よろしくお願いします!

  • 解析力学に関する質問

    解析力学でラグランジュ方程式を導出するとき 作用をS、ラグランジアンをLとする δS=δ∫Ldt(区間と変数は省略) を考え、これが極値を取る条件としてδS=0ならラグランジュの方程式が得られますが このδSが0だとどうして極値をとると言えるんでしょうか。 ご教授よろしくお願いします

  • 正準方程式の導出?

    解析力学で最小作用の原理から正準方程式を導く際、pi=∂L(qi,dotqi)/∂dotqi-(1)を逆に解いてdotqi=dotqi(qi,pi)としてラグランジアンの作用の変分をとると思いますが、δpiとδqiが独立であるのは何故ですか?(1)の関係式があったとしたら、δdotqi自体がδqiに依存して決まるので、それに付随してδpiも決まってしまいδpiとδqiは独立にならないと思います。

  • 不可能性定理

    不可能性定理に興味を持ち、調べてみたいのですが、 導出過程について詳しく載っている文献などあれば教えていただきたいです。 経済学、数学的な導出についてと、また政治学への適用などについても興味があるのでそちらもよろしければお願いいたします。

  • 解析力学での作用積分の次元はなんでしょうか?

    Euler-Lagrange方程式を導くとき δI=∫δL(q,q')dt と変分原理を使って 導出しますが、この作用積分値(I)の次元はどうなっているのでしょうか? このあたりのご教示をいただければ嬉しいのですが。

  • スキャンした画像から円の方程式を求めたい

    円(の一部)をスキャンしたものからレタッチソフトなどで円周上の点の座標(Xi,Yi)を求め、 そこから円の中心(a,b)や半径rを求めたいのですが、 当然のことながらスキャン時等に誤差が生じるため3点に限らず多くの点の座標から 最小二乗法などで求めるようにしたいと思っています。 しかしながらΣ{(Xi-a)^2+(Yi-b)^2-r^2}^2が最小になるように式の導出を行おうとすると、 ab,ar,br等の交差項が現れ私の計算力では求めることができません。 うまく行う方法、または代わりの方法はないものでしょうか。

  • 解析力学:間違いを教えてください

    解析力学を勉強中です。 単振り子で、極座標(r,θ)のθ方向についてのラグランジュ方程式を立ててNewtonの運動方程式を導出する例題がありました。 (運動エネルギー T = (1/2)m(Rθ')^2  ポテンシャルエネルギー U = mgR(1-cosθ)  として L=T-U をθ方向のラグランジュ方程式に代入する方法です。) この方法は理解できたのですが、極座標ではなく直交座標(x,y)で考えるとどうもうまくいきません。 水平方向にx軸、鉛直方向にy軸をとって T = (1/2) m (x'^2 +y'^2), U = mgy として L = T-U をラグランジュ方程式に代入すると、 ・x方向:(d/dt)(mx')=0 ・y方向:(d/dt)(my')=-mg となり、x方向に等速運動、y方向に等加速度運動というおかしな結果になってしまうんです。 どこか何が間違えているのかご教授いただけると幸いです。 よろしくお願いします。