¿Pueden los multiplicadores de Lagrange depender de las coordenadas?

Cuando se trata de multiplicadores de Lagrange para resolver sistemas con restricciones, generalmente tenemos dos formas si las restricciones son holonómicas:

  • Derive la restricción y agregue el término apropiado a las EOM de Euler-Lagrange:

    gramo j ( q i , t ) d gramo j = gramo j q i d q i + gramo j t
    luego la MOE decía:
    d d t ( L q ˙ i ) L q i = j λ j gramo j q i , i

  • O agregue la restricción al Lagrangiano y trate los multiplicadores λ j como nuevas coordenadas:

    L ( q i , q ˙ i , t ; λ j ) = L ( q i , q ˙ i , t ) + j λ j gramo j ( q i , t )
    y obtendríamos las mismas ecuaciones. (Véase, por ejemplo, el Capítulo 2 de David Tong sobre Dinámica clásica )

Pero por la segunda vía, parece implicar que los multiplicadores λ j no dependan de las coordenadas generalizadas, sino por ejemplo del péndulo simple:

L = 1 2 metro ( r ˙ 2 + r 2 ϕ ˙ 2 ) + metro gramo r ( 1 porque ( ϕ ) )
con la restricción gramo = r yo , si resolvemos para λ podemos llegar a la siguiente expresión:
λ = metro yo ϕ ˙ metro gramo ( 1 porque ( ϕ ) )
y que también es la fuerza de reacción, ya que la fuerza de reacción se escribe q i = j λ j gramo j q i (Ver Mecánica Clásica: Sistemas de Partículas y Dinámica Hamiltoniana Walter Greiner, Cap. 16)

Entonces, ¿podemos decir que los multiplicadores λ j ¿Dependerán de las coordenadas y sus velocidades y pueden ser sus aceleraciones? ¿No contradiría esto la segunda manera de hacer las derivaciones?

Respuestas (1)

  1. Off-shell, es decir, sin asumir las ecuaciones de Lagrange y las restricciones, los multiplicadores de Lagrange λ a ( t ) por definición no depende 1 sobre las variables dinámicas q j ( t ) .

    (Por lo tanto, en el contexto de la mecánica de puntos, que asumimos aquí, los multiplicadores de Lagrange λ a ( t ) depende del tiempo t . En consecuencia, en el contexto de la teoría de campos, los multiplicadores de Lagrange dependen de las coordenadas del espacio-tiempo.)

  2. En el caparazón, lo que significa usar las ecuaciones de Lagrange y las restricciones, los multiplicadores de Lagrange λ a ( t ) puede, en consecuencia, depender de las variables dinámicas q j ( t ) y derivados de los mismos.