Если обозначить
то систему
уравнений второго порядка (6.4.2) можно заменить системой
уравнений первого порядка:
Уравнения теперь приводятся к виду
где
— матрицы-столбцы, или векторы с
составляющими, причем X — функция от
Форма (6.4.4) играет важную роль, и в дальнейшем мы часто будем ею пользоваться. Мы уже встречались с ней в § 1.1, когда рассматривали движение одной частицы. Уравнения (6.4.3) или (6.4.4) можно рассматривать как уравнения, описывающие движение изображающей точки в пространстве
измерений. Заметим, что первая группа уравнений — чисто геометрическая: эти уравнения просто определяют переменные
и совершенно не связаны с принципами механики. Они не изменятся, если на систему будут действовать другие заданные силы. Напротив, последние
уравнений зависят от законов движения и заданной системы сил. В приложениях, однако, обе эти группы уравнений объединяются в единую систему вида (6.4.4), и указанное различие этих групп теряет свое значение.
Значительно более удобно привести уравнения движения к форме (6.4.4) с помощью уравнений Гамильтона, которые будут рассмотрены в § 10.13 и в последующих главах.
Возвращаясь к уравнениям Лагранжа второго порядка, выразим уравнения движения явным образом через и
что нам потребуется в дальнейшем. Согласно (6.1.6) 5
и
Далее, согласно (6.1.7)
и
где