Funciones especiales de la física matemática: un formalismo lagrangiano unificado
Autores: Musielak, Zdzislaw E.; Davachi, Niyousha; Rosario-Franco, Marialis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Funciones especiales de la física matemática: un formalismo lagrangiano unificado
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Formalismo lagrangiano
Ecuaciones diferenciales
Lagrangianos estándar
Ecuación de Euler-Lagrange
Condiciones auxiliares
Funciones de calibre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El formalismo lagrangiano se establece para ecuaciones diferenciales con funciones especiales de la física matemática como soluciones. El formalismo se basa en Lagrangianos estándar o no estándar. Este trabajo muestra que el procedimiento para derivar los Lagrangianos estándar conduce a Lagrangianos para los cuales la ecuación de Euler-Lagrange se anula de manera idéntica, y que solo algunos de estos Lagrangianos se convierten en Lagrangianos nulos con funciones de calibración bien definidas. También se demuestra que los Lagrangianos no estándar requieren que las ecuaciones de Euler-Lagrange se modifiquen mediante condiciones auxiliares, lo cual es un nuevo fenómeno en el cálculo de variaciones. La existencia de las condiciones auxiliares tiene profundas implicaciones en la validez de las condiciones de Helmholtz. Los resultados obtenidos se utilizan para derivar los Lagrangianos de las ecuaciones de Airy, Bessel, Legendre y Hermite. Los ejemplos presentados demuestran claramente que el formalismo lagrangiano desarrollado es aplicable a todas las ecuaciones diferenciales consideradas, incluidas las ecuaciones de Airy (y otras similares), y que las ecuaciones de Bessel regulares y modificadas son las únicas con funciones de calibración. Se discuten las posibles implicaciones de la existencia de las funciones de calibración para estas ecuaciones.
Descripción
El formalismo lagrangiano se establece para ecuaciones diferenciales con funciones especiales de la física matemática como soluciones. El formalismo se basa en Lagrangianos estándar o no estándar. Este trabajo muestra que el procedimiento para derivar los Lagrangianos estándar conduce a Lagrangianos para los cuales la ecuación de Euler-Lagrange se anula de manera idéntica, y que solo algunos de estos Lagrangianos se convierten en Lagrangianos nulos con funciones de calibración bien definidas. También se demuestra que los Lagrangianos no estándar requieren que las ecuaciones de Euler-Lagrange se modifiquen mediante condiciones auxiliares, lo cual es un nuevo fenómeno en el cálculo de variaciones. La existencia de las condiciones auxiliares tiene profundas implicaciones en la validez de las condiciones de Helmholtz. Los resultados obtenidos se utilizan para derivar los Lagrangianos de las ecuaciones de Airy, Bessel, Legendre y Hermite. Los ejemplos presentados demuestran claramente que el formalismo lagrangiano desarrollado es aplicable a todas las ecuaciones diferenciales consideradas, incluidas las ecuaciones de Airy (y otras similares), y que las ecuaciones de Bessel regulares y modificadas son las únicas con funciones de calibración. Se discuten las posibles implicaciones de la existencia de las funciones de calibración para estas ecuaciones.