¿Son las derivadas parciales del Lagrangiano en la acción variada derivadas funcionales?

En mecánica de partículas Lagrangiana L depende de la posición, la velocidad (y puede ser explícitamente del tiempo), mientras que en la teoría de campos la densidad lagrangiana L de manera similar (o análoga) depende del campo y sus derivados. Cuando derivamos la ecuación de movimiento de Euler-Lagrange, variamos la acción,

En mecánica de partículas,

(1) d S = t 1 t 2   d t ( L q   d q + L q ˙   d q ˙ )

En la teoría de campos,

(2) d S = σ   d 4 X ( L ϕ   d ϕ + L ( m ϕ )   d m ϕ ) .

Ahora, el lagrangiano es un funcional, mapea funciones (posición, velocidad o campos y sus derivados) en otra función (o un número real). Como,

(3) L : F × F F ; ( q ( t ) , q ˙ ( t ) ) L [ q ( t ) , q ˙ ( t ) ] .
Entonces, mi pregunta es si las derivadas parciales de las funciones o campos de posición y velocidad de Lagrange y sus derivadas son derivadas funcionales.

Respuestas (2)

Sí, OP tiene razón. En el caso de teoría de campo, las derivadas parciales en la primera fórmula de OP (1) deben reemplazarse con derivadas funcionales

(1') d S   =   t 1 t 2 d t ( d L d q   d q + d L d v | v = q ˙   d q ˙ ) ,

donde el lagrangiano

L [ q ( , t ) , v ( , t ) ; t ]   = d 3 X   L ( q ( X , t ) , v ( X , t ) ,   X q ( X , t ) , X v ( X , t ) ,   , t )

es un funcional. los puntos suspensivos indica dependencia de posibles derivadas de orden superior. Consulte mis respuestas de Phys.SE aquí y aquí para obtener más detalles.

Esto solo complementa la respuesta de Qmechanic. Creo que las notaciones aquí deben abordarse. OP podría estar confundiendo Lagrangian (normal L ) con densidad lagrangiana ( L ). Formalmente, tenemos tres relaciones fundamentales:

L = L ( ϕ ( X , t ) , ϕ ˙ ( X , t ) , X , t ) d 3 X
S = d t   L = d t L ( ϕ ( X , t ) , ϕ ˙ ( X , t ) , X , t ) d 3 X
(2) d S = σ   d 4 X ( L ϕ   d ϕ + L ( m ϕ )   d m ϕ ) .
(x en realidad significa todas las variables espaciales en las ecuaciones anteriores)

Entonces tomarías derivadas parciales en la densidad lagrangiana L , pero tome derivadas funcionales en el Lagrangiano L . Sin embargo, en general:

L ϕ d L d ϕ
Para la derivación de esta desigualdad, vea esta respuesta SE .