拉普拉斯—龍格—楞次矢量
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預備知識 開普勒問題
在開普勒問題中, 我們定義拉普拉斯—龍格—楞次矢量(Laplace-Runge-Lenz Vector) (通常簡稱為 LRL 矢量)為
其中 為質點動量, 為軌道角動量, , 為質點位矢 的單位矢量. 在開普勒問題中, 可以證明 是一個守恆量.
守恆證明
我們下面證明 . 對式 1 求時間導數, 考慮到中心力場中質點角動量 LL 守恆, 有
其中由牛頓第二定律和萬有引力定律, 有
˙
又由「極坐標中單位矢量的偏導」 得
最後由式 5, 極坐標系中的角動量等於
將式 3至式 5代入式 2得
最後一個等號成立是因為 , 可以類比直角坐標系中的 . 證畢.
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