最速降线求解和摩擦力影响的研究

摘要

最速降线在数学史上名声显赫,不考虑摩擦力时为圆滚线(摆线).不过,较低点在摆线顶点另一侧时,Euler方程求解必须根据一阶导数的正负分别进行,所得摆线实际上由两部分组成.因而方程的平凡解--水平直线可以插到这两部分中间,得到一族极值曲线,但仍以摆线为最优解.摩擦对最速降线的影响可以通过坐标系旋转来解决.由于实际路径在水平方向应是单调的,因而最速降线由竖直方向的直线和与之相切的摆线共同构成,摆线底线与水平方向成摩擦角.给出了直线下滑和最速降线下滑的等时线.