状态空间Lagrange函数和运动方程

将力学系统Lagrange函数和Lagrange方程从位形空间推广到状态空间;在Lagrange力学逆问题基础上,建立状态空间中系统Lagrange函数和方程的普遍形式;将Lagrange函数两种等效变换推广到状态空间Lagrange力学,给出从状态空间Lagrange函数导出位形空间Lagrange函数和Hamilton函数的条件和方法;提出类力学系统概念.举例说明所得的结果.     

力学系统状态空间的探讨

讨论牛顿力学和分析力学中系统状态空间,提出Birk hoff力学中变量是广义的状态变量;列出几种特殊的状态空间;对状态空间中运动微分方程进行分类,并在力学中引入状态方程概念.     

时间尺度上Whittaker方程的Noether对称性与守恒量

研究时间尺度上Whittaker方程的Noether对称性与守恒量. 由力学体系间的内在联系，时间尺度上Whittaker方程经过力学化，可转化为一般完整系统下的Lagrange方程、相空间Hamilton方程及广义Birkhoff方程，根据Noether理论，建立广义Noether等式，获取守恒量. 最后考虑不同形式的力学函数，计算分析Whittaker方程得到的守恒量.     

事件空间中Birkhoff系统的Mei对称性与守恒量

为了进一步揭示对称性与守恒量的内在关系,作者研究了事件空间中Birkhoff系统的Mei对称性与守恒量.首先,建立事件空间中Birkhoff系统的参数方程;其次,基于该参数方程中出现的动力学函数在经历无限小变换后仍然满足原方程的一种不变性,给出事件空间中Birkhoff系统Mei对称性的定义和确定方程;最后,得到由Mei对称性导出的守恒量并举例说明结果的应用.该文研究方法和结果可进一步拓展到事件空间中其它约束力学系统.     

基于非标准Lagrange函数的动力学系统的Lie对称性与Mei对称性

提出并研究在非标准Lagrange函数下动力学系统的Lie对称性与Mei对称性.基于系统的Lagrange方程,引入无限小变换及其生成元向量,给出了Lie对称性和Mei对称性的定义,建立了两类非标准Lagrange函数(指数Lagrange函数和幂律Lagrange函数)下动力学系统的Lie对称性结构方程和Mei对称性结构方程,导出了Lie对称性导致的Noether守恒量和Mei对称性导致的Mei守恒量,并结合算例说明结果的应用.     

分析力学在广义相对论中的应用

将分析力学中的Hamilton变分原理运用到广义相对论中,通过构造引力场的Lagrange函数,导出大尺度时空中的引力场所满足的Lagrange运动方程,即Einstein引力场方程. 进一步,将四维时空流形进行3 1分解, 通过Legendre变换和Dirac约束分析,得到引力场方程的Hamilton形式,即引力场演化方程和约束方程,从而能清晰地展现出引力场所受的约束条件和演化规律.     

变加速动力学和三阶微分方程

阐明了梅凤翔在《高等分析力学》一书中给出的完整系统关于广义速度的Lagrange方程就是沈惠川在“吴大猷先生点评《经典力学》”一文中设想要仿照Lagrange方程寻找的新的动力学方程(简称为赝Lagrange方程)，分析并指出了匀加速运动方程是赝Lagrange方程的第一积分，应用赝Lagrange方程求解了收尾速度问题中的急动度。     

Poincaré-Chetaev变量下非完整动力学系统的混合型运动方程

由分析力学的D'Alembert-Lagrange原理出发导出在Poincaré-Chetaev变量下Lagrange体系方程与Appell体系方程及Nielsen体系方程与Appell体系方程的混合型运动方程,最后举例说明新结果的应用。     

经典质点分析力学中三个转折点及其数学物理分析——逆散射问题研究引出的讨论

经典质点分析力学有三个转折点 ,即虚功原理 ,Legendre变换和变分原理 .虚位移定义为满足虚功原理的位移 ,它可使有约束系统物理和数学模型完整化 ;Legendre变换是一种自变量和函数同时改变的变换 ,它在几何上是曲面的切平面 (或法方向 )与曲面上点之间的变换 ,在物理上是 (广义 )速度、Lagrange函数和 (广义 )动量、Hamilton函数之间的变换 ,这种变换可能将只对一阶偏微商非线性的一阶偏微分方程线性化 ,可将二阶偏微分方程如 Lagrange方程化为对称的一阶方程如 Hamilton正则方程 ;本文引入变分积分的全变分 ,从而简化了力学系统运动方程微分形式和各种积分形式之间相互转化的证明     

Lagrange方程应用于连续介质力学

如何将Lagrange 方程应用于连续介质力学, 一直是学术界关注的理论课题。应用变导的概念和运算法则, 研究Lagrange 方程中的求导的性质, 进而将Lagrange 方程应用于线性弹性动力学和非线性弹性动力学, 并且给出相应的算例。结果表明, 借鉴变积分学来解决将Lagrange 方程应用于连续介质力学的问题是可行的。