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Index \( n \): nummeriert die Teilchen. Kraft \( F_n \): wirkt auf das Teilchen \( n \) und ist bekannt. Lagrange-Multiplikator \( \lambda_n \): für den Ansatz der Zwangskraft. Masse \( m_n \): vom \(n\)-ten Teilchen. Beschleunigung \( \ddot{x}_n \): vom \(n\)-ten Teilchen. Sie ist die zweite, zeitliche Ableitung des Ortes des Teilchens \( x_n \). Art Die Gleichungen 2. Art ist die Euler-Lagrange-Gleichung bezogen auf die Zeit und generalisierte Koordinaten: Gleichung 2. Art: Euler-Lagrange-Gleichung zur Elimination der Zwangskräfte und Bestimmung der Bewegungsgleichungen \[ \frac{\partial \mathcal{L}}{\partial q_i}~-~ \frac{\text{d}}{\text{d} t}\frac{\partial \mathcal{L}}{\partial \dot{q}_i} ~=~ 0 \] Mehr zur Formel... Lagrange-Funktion \( \mathcal{L} \): ist die Differenz zwischen der kinetischen und potentiellen Energie in generalisierten Koordinaten \( \mathcal{L} ~=~ T ~-~ U \). Lagrange-Formalismus: so killst Du Zwangskräfte. Generalisierte Koordinaten \( q_i \): beschreiben das betrachtete Problem vollständig. Zeit \( t \) Generalisierte Geschwindigkeiten \( \dot{q}_i \): sind die ersten zeitlichen Ableitungen der \( q_i \).
Wir sind jetzt in der Lage das Prinzip der minimalen Wirkung auszuwerten. Mit ist die Lagrangefunktion also abhängig von Ort und Geschwindigkeit aller Teilchen eines Systems von Massenpunkten
Die Nebenbedingung stellt nur Anforderungen an x und y und ist in x-y-Ebene gezeichnet (rot). Uns interessieren nun alle Punkte $(x, y, f(x, y))$, die direkt über der Nebenbedingungslinie liegen und suchen denjenigen Punkt, wo der z-Wert am höchsten ist. Wir schieben also gedanklich die Nebenbedingungslinie nach oben und betrachten die Schnittpunkte mit f. Was man sieht, ist dass der höchste Schnittpunkt genau dort, ist, wo die verschobene Nebenbedingungslinie gerade eine Tangente zu f ist (schwarze Linie). Höher geht es nicht, denn darüber findet man keinen Schnittpunkt von f und der Nebenbedingung! Der Tangentialpunkt ist also genau der, den wir suchen. (In der Graphik: Klicken, halten und ziehen zum verschieben in alle Richtungen, Maus über Gitterpunkt für Funktionswerte) Von der Vorüberlegung zur Lagrange-Funktion Wie können wir nun diesen Punkt finden, an dem die Nebenbedingung tangential zur Funktion verläuft? Lagrange funktion aufstellen und. Schauen wir uns die Höhenlinien der Funktion an, die in folgendem Bild dargestellt sind.