拉格朗日方程是分析力學中的重要方程,其地位相當於牛頓第二定律之於牛頓力學。
哈密頓原理可數學表述爲:
δ∫t1t2Ldt=0(1)
在等時變分情況下,有:
δq∙=dtd(δq)(2)
δ∫t1t2Ldt=∫t1t2(δL)dt=0(3)
由拉格朗日量定義得,在等時變分情況下有
δL=∂q∙∂Lδq∙+∂q∂Lδq(4)
其中第一項可化爲:
∂q∙∂Lδq∙=∂q∙∂Ldtd(δq)=dtd(∂q∙∂L∙δq)−dtd(∂q∙∂L)δq(5)
將(5)代入(4)得:
δL=dtd(∂q∙∂L∙δq)−dtd(∂q∙∂L)δq+∂q∂Lδq(6)
將(6)代入(3)得
(∂q∙∂L∙δq)∣∣t2t1+∫t1t2(−dtd(∂q∙∂L)δq+∂q∂Lδq)dt=0(7)
在t1,t2處δq=0,所以(7)變爲:
∫t1t2(dtd(∂q∙∂L)δq−∂q∂Lδq)dt=0(8)
即
∫t1t2[(−dtd(∂q∙∂L)+∂q∂L)δq]dt=0(9)
q是獨立變量,所以得拉格朗日方程:
dtd(∂q˙j∂L)−∂qj∂L=0(10)