Полем сил. Поле центральных держав

План:

1. Групповые свойства канонических преобразований

2. Уравнение гамильтона - якоби

3. Теорема якоби

Ранее было введено понятие о действии как функции координат и времени. Было показано, что частная производная по времени от этой функции S(q,t) связана с функцией Гамильтона соотношением
 + H (q,p,t) = 0,
а ее частные производные по координатам совпадают с импульсами. Заменив в соответствии с этим импульсы р в функции Гамильтона производными дв/дд, мы получим уравнение
 + H q₁,...,q_s; ,..., ; t = 0,
которому должна удовлетворять функция Это уравнение в частных производных первого порядка; оно называется уравнением Гамильтона-Якоби.
Наряду с уравнениями Лагранжа и каноническими уравнениями уравнение Гамильтона-Якоби также является основой некоторого общего метода интегрирования уравнений движения.
Переходя к изложению этого метода, напомним предварительно, что всякое дифференциальное уравнение в частных производных первого порядка имеет решение, зависящее от произвольной функции; такое решение называют общим интегралом уравнения. В механических применениях, однако, основную роль играет не общий интеграл уравнения Гамильтона-Якоби, а так называемый полный интеграл; так называется решение дифференциального уравнения в частных производных, содержащее столько независимых произвольных постоянных, сколько имеется независимых переменных.
В уравнении Гамильтона-Якоби независимыми переменными являются время и координаты. Поэтому для системы с s степенями свободы полной интеграл этого уравнения должен содержать s+1 произвольных постоянных. При этом, поскольку функция S входит в уравнение только через свои производные, то одна из произвольных постоянных содержится в полном интеграле аддитивным образом, т.е. полный интеграл уравнения Гамильтона-Якоби имеет вид
S = ƒ(t, q₁,..., q_s ; ₁,..., _s) + A
где ₁,...,_s и A — произвольные постоянные.
Хотя общий интеграл уравнения Гамильтона-Якоби нам не понадобится, но укажем, что он может быть найден, если известен полный интеграл. Для этого будем считать величину A произвольной функцией остальных постоянных:
S = ƒ(t, q₁,..., q_s ; ₁,..., _s) + A(₁,..., _s).
Заменив здесь величины _i функциями координат и времени, которые находим из s условий
 = 0,
получим общий интеграл, зависящий от вида произвольной функции A(₁,..., _s). Действительно, для полученной таким способом функции S имеем
 =  +   = .
Но величины (∂S/∂q_i) удовлетворяют уравнению Гамильтона-Якоби, поскольку функция S(t,q;) есть по предположению полный интеграл этого уравнения. Поэтому удовлетворяют ему и производные ∂S/∂q_i.