Квант

только от (x,y)(x, y):

∣v⃗ (x,y)∣=2m (E−U(x,y)) .|\vec{v}\,(x,y)| = \sqrt{\frac{2}{m}\,(E-U(x,y))}\,.

Рассмотрим плоскую неоднородную оптическую среду, в которой величина скорости света меняется по закону c (x,y)=k∣v⃗ (x,y)∣c\,(x,y) = \dfrac{k}{|\vec{v}\,(x,y)|}. Принцип Эйлера состоит в том, что траектории света, распространяющегося в такой среде, будут совпадать с возможными траекториями исходной механической системы (материальной точки массы mm с потенциальной энергией U (x,y)U\,(x,y)). Разумеется, принцип Эйлера можно сформулировать так, что в нем не будет идти речь о распространении света.

В частности, из задачи 2 и принципа Эйлера следует приведенное выше утверждение Галилея о траекториях материальной точки, движущейся под действием силы тяжести.

Поясним теперь принцип Эйлера. Для простоты ограничимся случаем, когда U (x,y)U\,(x,y), а значит, и ∣v⃗∣|\vec{v}|, зависит только от yy. Поскольку на горизонталях потенциальная энергия постоянна, сила будет направлена вертикально, горизонтальная компонента вектора ускорения равна нулю, а горизонтальная компонента вектора скорости постоянна, то есть

∣v⃗ (y)∣⋅sin⁡α (y)=const,(4)|\vec{v}\,(y)|\cdot\sin \alpha\,(y) = \mathrm{const}, \qquad (4)

где α (y)\alpha\,(y) — угол между вектором скорости и вертикалью в точке траектории с ординатой yy. Соотношение (4) вместе с (1) и дает принцип Эйлера для данного частного случая. (В общем же случае следует учесть, что силы действуют перпендикулярно к линиям постоянства потенциальной энергии и что, следовательно, компоненты вектора скорости, касательные к этим линиям постоянства, не меняются.)

В современной механике принципы, обобщающие принцип Эйлера (принцип Гамильтона и др.), играют исключительно важную роль.

3*

Задачи

  1. Доказать, что если aa и bb — корни уравнения x4+x3=1x^4 + x^3 = 1, то abab является корнем уравнения x6+x4+x3−x2−1=0x^6 + x^4 + x^3 - x^2 - 1 = 0.

  2. Доказать, что если x≠yx \neq y, y≠zy \neq z, x≠zx \neq z и

k (1+yz)−y−zy−z=\frac{k\,(1+yz)-y-z}{y-z} =

=k (1+zx)−z−xz−x== \frac{k\,(1+zx)-z-x}{z-x} =

=k (1+xy)−x−yx−y=u,= \frac{k\,(1+xy)-x-y}{x-y} = u,

то 3u2−k2+1=03u^2 - k^2 + 1 = 0.

  1. Доказать что если xy (x+y)=cxy\,(x+y) = c, yz (y+z)=ayz\,(y+z) = a, zx (z+x)=bzx\,(z+x) = b, xyz=dxyz = d,

то a+b+c+2d=abcd2a+b+c+2d = \dfrac{abc}{d^2}.

  1. Докажите, что если AA, BB, CC — величины углов треугольника, то для любого натурального nn справедливы неравенства

(−1)n+1 (cos⁡nA+cos⁡nB+cos⁡nC)⩽3/2,(-1)^{n+1}\,(\cos nA + \cos nB + \cos nC) \leqslant 3/2,

и −1⩽(−1)n+1×-1 \leqslant (-1)^{n+1} \times

×cos⁡nAcos⁡nBcos⁡nC⩽1/8.\times \cos nA \cos nB \cos nC \leqslant 1/8.

  1. Докажите, что если xx, yy, zz — любые действительные числа и aa, bb, cc — стороны треугольника площади Δ\Delta, то справедливо неравенство

xyab+yzbc+zxca⩽\frac{xy}{ab} + \frac{yz}{bc} + \frac{zx}{ca} \leqslant

⩽(ax+by+cz4Δ)12,\leqslant \left(\frac{ax+by+cz}{4\Delta}\right)^{\frac{1}{2}},

причем равенство имеет место в том и только в том случае, когда

xa (b2+c2−a2)=\frac{x}{a\,(b^2+c^2-a^2)} =

=yb (c2+a2−b2)== \frac{y}{b\,(c^2+a^2-b^2)} =

=zc (a2+b2−c2) .= \frac{z}{c\,(a^2+b^2-c^2)}\,.

Н. В.

35