拉格朗日括號是一種與泊松括號關係密切的運算,1808年至1810年間由約瑟夫·拉格朗日最早用於經典力學之中。不過與泊松括號相比,拉格朗日括號在今日已不常使用。
令(q1, …, qn, p1, …, pn)為相空間中的正則坐標,且每一個坐標都可表示為兩個變量u與v的函數,則u和v的拉格朗日括號為:
![{\displaystyle [u,v]_{p,q}=\sum _{i=1}^{n}\left({\frac {\partial q_{i}}{\partial u}}{\frac {\partial p_{i}}{\partial v}}-{\frac {\partial p_{i}}{\partial u}}{\frac {\partial q_{i}}{\partial v}}\right).}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e05cf21cdb0f56601481458108913aab286f8349)
- 拉格朗日括號與特定的正則坐標無關(q, p)。如取另一組正則坐標(Q,P) = (Q1, …, Qn, P1, …, Pn),滿足正則變換
![{\displaystyle Q=Q(q,p),P=P(q,p)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d8c2c80f8959490cc3c7546fb1e97dd97965cb23)
此時拉格朗日括號不變,即
![{\displaystyle [u,v]_{q,p}=[u,v]_{Q,P}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f295f9525b8f8d7f77db0e699e27949c245e69b4)
因而通常情況下會省略下標。
- 如果2n維相空間W上有辛形式Ω,u1,…,u2n是W上的一個坐標系,那麼正則坐標(q,p)可表示為u的函數,而拉格朗日括號所組成的矩陣
![{\displaystyle [u_{i},u_{j}]_{p,q},\quad 1\leq i,j\leq 2n}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4d318870736b9e6f792068eb0bc938658ca24815)
表示在]Ω在坐標系u下的分量,可看作一個張量。這個矩陣是由泊松括號所組成的矩陣
![{\displaystyle \{u_{i},u_{j}\},\quad 1\leq i,j\leq 2n}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bb3f69c667d8c4f4a84f5cdc60d2968de19a0f90)
的逆矩陣。
- 由上述性質可以得到,相空間上的坐標(Q1, …, Qn, P1, …, Pn)是正則的,若且唯若它們之間的拉格朗日括號有如下形式:
![{\displaystyle [Q_{i},Q_{j}]_{p,q}=0,\quad [P_{i},P_{j}]_{p,q}=0,\quad [Q_{i},P_{j}]_{p,q}=-[P_{j},Q_{i}]_{p,q}=\delta _{ij}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/beb6a6f9cf25ec9d855845b153d7b81c97394963)
參考文獻[編輯]
- Cornelius Lanczos, The Variational Principles of Mechanics, Dover (1986), ISBN 0-486-65067-7.
- Iglesias, Patrick, Les origines du calcul symplectique chez Lagrange [The origins of symplectic calculus in Lagrange's work], L'Enseign. Math. (2) 44 (1998), no. 3-4, 257--277. MR1659212