Sind die partiellen Ableitungen der Lagrangefunktion in den funktionalen Ableitungen der vielfältigen Wirkung?

In der Teilchenmechanik Lagrange L hängt von Position, Geschwindigkeit (und möglicherweise explizit von Zeit) ab, während in der Feldtheorie die Lagrange-Dichte L ähnlich (oder analog) hängt von dem Feld und seinen Ableitungen ab. Wenn wir die Euler-Lagrange-Bewegungsgleichung herleiten, variieren wir die Aktion,

In der Teilchenmechanik

(1) δ S = T 1 T 2   D T ( L Q   δ Q + L Q ˙   δ Q ˙ )

In der Feldtheorie

(2) δ S = σ   D 4 X ( L ϕ   δ ϕ + L ( μ ϕ )   δ μ ϕ ) .

Nun, Lagrange ist ein Funktional, es bildet Funktionen (Position, Geschwindigkeit oder Felder und ihre Ableitungen) in eine andere Funktion (oder eine reelle Zahl) ab. Wie,

(3) L : F × F F ; ( Q ( T ) , Q ˙ ( T ) ) L [ Q ( T ) , Q ˙ ( T ) ] .
Meine Frage ist also, dass die partiellen Ableitungen der Lagrange-Positions- und Geschwindigkeitsfunktionen oder Felder und ihre Ableitungen funktionale Ableitungen sind?

Antworten (2)

Ja, OP hat Recht. Im feldtheoretischen Fall sollten die partiellen Ableitungen in der ersten Formel (1) von OP durch funktionale Ableitungen ersetzt werden

(1') δ S   =   T 1 T 2 D T ( δ L δ Q   δ Q + δ L δ v | v = Q ˙   δ Q ˙ ) ,

wo die Lagrange

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 )

ist eine Funktion. Die Ellipse gibt die Abhängigkeit möglicher Ableitungen höherer Ordnung an. Siehe meine Phys.SE-Antworten hier und hier für weitere Details.

Dies ergänzt nur die Antwort von Qmechanic. Ich denke, die Notationen hier müssen angesprochen werden. OP könnte Lagrange verwirren (normal L ) mit Lagrange-Dichte ( L ). Formal haben wir drei grundlegende Beziehungen:

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) δ S = σ   D 4 X ( L ϕ   δ ϕ + L ( μ ϕ )   δ μ ϕ ) .
(x bedeutet eigentlich alle räumlichen Variablen in den obigen Gleichungen)

Sie würden also partielle Ableitungen der Lagrange-Dichte nehmen L , nehmen aber funktionale Ableitungen von der Lagrange-Funktion L . Aber generell:

L ϕ δ L δ ϕ
Zur Ableitung dieser Ungleichung siehe diese SE-Antwort .