Solution 1 to problem over


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Expressions

The solution is given through the following expressions:

r51=0


r52=r511


r53=0


     1
r54=---*r513
     2


r55=0


r56=0


r57=0


r58=0


r59=0


r510=0


r512=0


r514=0


r515=0


r516=0


r517=0


      1
r518=---*r513
      2


r519=0


r520=0


      b33*r556
r521=----------
        b23


r522=0


      b33*r565
r523=----------
        b23


r524=0


r525=0


r526=0


r527=0


r528=0


r529=0


      b33*r565
r530=----------
        b23


r531=0


r532=0


r533=0


r534=0


r535=0


                                2          1         2          1     3
      a23*a33*b23*r556 + a23*b23 *r5196 + ---*b23*b33 *r5101 - ---*b33 *r5216
                                           4                    4
r536=-------------------------------------------------------------------------
                                            2
                                     a23*b23


r537=0


      a33*r565 + b23*r5198
r538=----------------------
              b23


r539=0


r540=0


r541=0


r542=0


      a33*r565 + b23*r5198
r543=----------------------
              b23


r544=0


r545=0


                           1                       1         2
      a23*b23*b33*r5216 + ---*a33*b23*b33*r5101 - ---*a33*b33 *r5216
                           2                       2
r546=----------------------------------------------------------------
                                        2
                                 a23*b23


r547=0


r548=0


r549=0


r550=0


r551=0


r552

                             2          1     2              1     2
  a23*a33*b23*r5216 + a23*b23 *r5246 + ---*a33 *b23*r5101 - ---*a33 *b33*r5216
                                        4                    4
=------------------------------------------------------------------------------
                                           2
                                    a23*b23


r553=0


r554=0


r555=0


r557=0


r558=r565


r559=0


r560=0


r561=0


r562=0


r563=0


r564=0


r566=0


r567=0


r568=0


r569=0


r570=0


           2         1                   1     2
      2*a23 *r556 + ---*b23*b33*r5101 - ---*b33 *r5216
                     2                   2
r571=--------------------------------------------------
                          a23*b23


r572=0


      2*a23*r565
r573=------------
         b23


r574=0


r575=0


r576=0


r577=0


      2*a23*r565
r578=------------
         b23


r579=0


r580=0


             2                                    2          1         2
r581=(a23*b23 *r5216 + a23*b23*b33*r5101 - a23*b33 *r5216 + ---*a33*b23 *r5101
                                                             2

          1                             2
       - ---*a33*b23*b33*r5216)/(a23*b23 )
          2


r582=0


r583=0


r584=0


r585=0


r586=0


      2*a23*b23*r5216 + a33*b23*r5101 - a33*b33*r5216
r587=-------------------------------------------------
                              2
                           b23


r588=0


r589=0


r590=0


                   1               1
      a23*r5196 + ---*b23*r5101 - ---*b33*r5216
                   4               4
r591=-------------------------------------------
                         a23


r592=0


r593=r5198


r594=0


r595=0


r596=0


r597=0


r598=r5198


r599=0


r5100=0


r5102=0


r5103=0


r5104=0


r5105=0


r5106=0


                                                            2
       a23*b23*r5101 - a23*b33*r5216 + a33*b23*r5216 + 2*b23 *r5246
r5107=--------------------------------------------------------------
                                      2
                                   b23


r5108=0


r5109=0


r5110=0


r5111=r5216


r5112=0


r5113=0


r5114=0


r5115=0


r5116=0


       2*a23*r5216
r5117=-------------
           b23


r5118=0


r5119=0


r5120=0


r5121=r5246


r5122=0


r5123=0


r5124=0


r5125=0


r5126=0


r5127=0


r5128=0


r5129=0


r5130=0


r5131=0


r5132=0


r5133=0


r5134=0


r5135=0


r5136=0


r5137=0


r5138=0


r5139=0


r5140=0


r5141=0


r5142=0


r5143=0


r5144=0


r5145=0


r5146=0


r5147=0


r5148=0


r5149=0


r5150=0


r5151=0


r5152=0


r5153=0


r5154=0


r5155=0


r5156=0


r5157=0


r5158=0


r5159=0


r5160=0


r5161=0


r5162=0


r5163=0


r5164=0


r5165=0


r5166=0


r5167=0


r5168=0


r5169=0


r5170=0


r5171=0


r5172=0


r5173=0


r5174=0


r5175=0


r5176=0


r5177=0


r5178=0


r5179=0


r5180=0


r5181=0


r5182=0


r5183=0


r5184=0


r5185=0


r5186=0


r5187=0


r5188=0


r5189=0


r5190=0


r5191=0


r5192=0


r5193=0


r5194=0


r5195=0


r5197=0


r5199=0


r5200=0


r5201=0


r5202=0


r5203=r5198


r5204=0


r5205=0


       b33*r5216
r5206=-----------
          b23


r5207=0


r5208=0


r5209=0


r5210=0


r5211=0


       a33*r5216 + 2*b23*r5246
r5212=-------------------------
                 b23


r5213=0


r5214=0


r5215=0


r5217=0


r5218=0


r5219=0


r5220=0


r5221=0


       2*a23*r5216
r5222=-------------
           b23


r5223=0


r5224=0


r5225=0


r5226=2*r5246


r5227=0


r5228=0


r5229=0


r5230=0


r5231=0


r5232=0


r5233=0


r5234=0


r5235=0


r5236=0


r5237=0


r5238=0


r5239=0


r5240=0


r5241=0


r5242=0


r5243=0


r5244=0


r5245=0


r5247=0


r5248=0


r5249=0


r5250=0


r5251=0


c23=0


b32=0


Parameters

Apart from the condition that they must not vanish to give a non-trivial solution and a non-singular solution with non-vanishing denominators, the following parameters are free:
 r50, r511, r513, r556, r565, r5101, r5196, r5198, r5216, 
r5246, a33, b33, c33, a23, b23

Inequalities

In the following not identically vanishing expressions are shown. Any auxiliary variables g00?? are used to express that at least one of their coefficients must not vanish, e.g. g0019*p4 + g0020*p3 means that either p4 or p3 or both are non-vanishing.
 
{{r50,

       6
  2*b23 *r511,

  r511,

  r513,

       5               4
  6*b23 *r5196 + 11*b23 *c33*r556,

         11    2                10    3
  144*b23  *c33 *r5198 + 264*b23  *c33 *r565,

        7    2               6    3
  48*b23 *c33 *r5198 + 88*b23 *c33 *r565,

         9                    8    2
  165*b23 *c33*r5216 + 125*b23 *c33 *r5101,

  r556,

       5
  2*b23 *r565,

  r565,

   1      4
  ----*b23 *r556,
   64

   1     7
  ---*b23 *r565,
   8

   1      6
  ----*b23 *r565,
   16

       6               5
  3*b23 *r5216 + 11*b23 *c33*r5101,

        9                8
  15*b23 *r5216 + 110*b23 *c33*r5101,

   1     3          1     3
  ---*b23 *r5101 + ---*b23 *r5196,
   8                8

        5    2
  48*b23 *c33 *r5198,

  r5101,

        8                7
  75*b23 *r5101 + 550*b23 *c33*r5216,

   1     2
  ---*b23 *r5216,
   8

  r5196,

  r5198,

  12*b33*c33*r5198,

        4
  11*b23 *c33*r5216,

  r5216,

   1
  ---*b23*r5216,
   2

  r5246},

 a23,

 b23}


Relevance for the application:

The system of equations related to the Hamiltonian HAM:

                                2                     2
HAM=2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33 + v3 *c33

has apart from the Hamiltonian and Casimirs the following 10 first integrals: 

     4          2   2          2   2        4          2   2        4
FI=u1 *v3 + 2*u1 *u2 *v3 + 2*u1 *u3 *v3 + u2 *v3 + 2*u2 *u3 *v3 + u3 *v3

                                     2     2     2   2     2     2
  = a product of the elements of: {u1  + u2  + u3 ,u1  + u2  + u3 ,v3}

{HAM,FI} = 0



       2             2         2      2        2     2   2
FI=2*u1 *u2*u3*v3*a23 *b23 + u1 *u2*v3 *a23*b23  + u1 *u3 *v3*a23*a33*b23

        2      2                   3          2         3   2        2
    + u1 *u3*v3 *a23*b23*b33 + 2*u2 *u3*v3*a23 *b23 + u2 *v3 *a23*b23

        2   2           2                       1    2   3    2
    + u2 *u3 *v3*( - a23 *b33 + a23*a33*b23) - ---*u2 *v3 *b23 *b33
                                                4

           3          2
    + u2*u3 *v3*(2*a23 *b23 - a23*a33*b33)

           2   2         2          2    1
    + u2*u3 *v3 *(a23*b23  - a23*b33  - ---*a33*b23*b33)
                                         2

       1          3        2     4                    1     2
    - ---*u2*u3*v3 *b23*b33  + u3 *v3*(a23*a33*b23 - ---*a33 *b33)
       2                                              4

        3   2                 1         2     1    2   3    3
    + u3 *v3 *(a23*b23*b33 - ---*a33*b33 ) - ---*u3 *v3 *b33
                              2               4

                                    1
  = a product of the elements of: {---,
                                    4

   v3,

                               2
   2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33,

       2               2
   4*u1 *a23*b23 + 4*u2 *a23*b23 - 2*u2*u3*a23*b33 - u2*v3*b23*b33

        2                                  2
    + u3 *(4*a23*b23 - a33*b33) - u3*v3*b33 }

{HAM,FI} = 0



     2   2        2   2        2   2        2   2        2   2        2   2
FI=u1 *v1 *v3 + u1 *v2 *v3 + u2 *v1 *v3 + u2 *v2 *v3 + u3 *v1 *v3 + u3 *v2 *v3

                                        2     2   2     2     2
  = a product of the elements of: {v3,v1  + v2 ,u1  + u2  + u3 }

{HAM,FI} = 0



     2   3     2   3     2   3
FI=u1 *v3  + u2 *v3  + u3 *v3

                                              2     2     2
  = a product of the elements of: {v3,v3,v3,u1  + u2  + u3 }

{HAM,FI} = 0



     2   2       2     2      2            1    2   3    2        3
FI=u2 *u3 *v3*a23  + u2 *u3*v3 *a23*b23 + ---*u2 *v3 *b23  + u2*u3 *v3*a23*a33
                                           4

           2   2             1              1          3
    + u2*u3 *v3 *(a23*b33 + ---*a33*b23) + ---*u2*u3*v3 *b23*b33
                             2              2

       1    4       2    1    3   2            1    2   3    2
    + ---*u3 *v3*a33  + ---*u3 *v3 *a33*b33 + ---*u3 *v3 *b33
       4                 2                     4

                                    1
  = a product of the elements of: {---,
                                    4

                               2
   2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33,

                               2
   2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33,

   v3}

{HAM,FI} = 0



             2                    2               2   2            2   2
FI=2*u2*u3*v1 *v3*a23 + 2*u2*u3*v2 *v3*a23 + u2*v1 *v3 *b23 + u2*v2 *v3 *b23

        2   2            2   2               2   2            2   2
    + u3 *v1 *v3*a33 + u3 *v2 *v3*a33 + u3*v1 *v3 *b33 + u3*v2 *v3 *b33

  = a product of the elements of: {v3,

     2     2
   v1  + v2 ,

                               2
   2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33}

{HAM,FI} = 0



             3            4         2   3            4
FI=2*u2*u3*v3 *a23 + u2*v3 *b23 + u3 *v3 *a33 + u3*v3 *b33

  = a product of the elements of: {v3,

   v3,

   v3,

                               2
   2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3 *a33 + u3*v3*b33}

{HAM,FI} = 0



    1    4        2   2       1    4
FI=---*v1 *v3 + v1 *v2 *v3 + ---*v2 *v3
    2                         2

                                    1    2     2   2     2
  = a product of the elements of: {---,v1  + v2 ,v1  + v2 ,v3}
                                    2

{HAM,FI} = 0



     2   3     2   3
FI=v1 *v3  + v2 *v3

                                              2     2
  = a product of the elements of: {v3,v3,v3,v1  + v2 }

{HAM,FI} = 0



     5
FI=v3

  = a product of the elements of: {v3,

   v3,

   v3,

   v3,

   v3}

{HAM,FI} = 0





And again in machine readable form:



HAM=2*u2*u3*a23 + u2*v3*b23 + u3**2*a33 + u3*v3*b33 + v3**2*c33$

FI=u1**4*v3 + 2*u1**2*u2**2*v3 + 2*u1**2*u3**2*v3 + u2**4*v3 + 2*u2**2*u3**2*v3 
+ u3**4*v3$

FI=2*u1**2*u2*u3*v3*a23**2*b23 + u1**2*u2*v3**2*a23*b23**2 + u1**2*u3**2*v3*a23*
a33*b23 + u1**2*u3*v3**2*a23*b23*b33 + 2*u2**3*u3*v3*a23**2*b23 + u2**3*v3**2*
a23*b23**2 + u2**2*u3**2*v3*( - a23**2*b33 + a23*a33*b23) - 1/4*u2**2*v3**3*b23
**2*b33 + u2*u3**3*v3*(2*a23**2*b23 - a23*a33*b33) + u2*u3**2*v3**2*(a23*b23**2 
- a23*b33**2 - 1/2*a33*b23*b33) - 1/2*u2*u3*v3**3*b23*b33**2 + u3**4*v3*(a23*a33
*b23 - 1/4*a33**2*b33) + u3**3*v3**2*(a23*b23*b33 - 1/2*a33*b33**2) - 1/4*u3**2*
v3**3*b33**3$

FI=u1**2*v1**2*v3 + u1**2*v2**2*v3 + u2**2*v1**2*v3 + u2**2*v2**2*v3 + u3**2*v1
**2*v3 + u3**2*v2**2*v3$

FI=u1**2*v3**3 + u2**2*v3**3 + u3**2*v3**3$

FI=u2**2*u3**2*v3*a23**2 + u2**2*u3*v3**2*a23*b23 + 1/4*u2**2*v3**3*b23**2 + u2*
u3**3*v3*a23*a33 + u2*u3**2*v3**2*(a23*b33 + 1/2*a33*b23) + 1/2*u2*u3*v3**3*b23*
b33 + 1/4*u3**4*v3*a33**2 + 1/2*u3**3*v3**2*a33*b33 + 1/4*u3**2*v3**3*b33**2$

FI=2*u2*u3*v1**2*v3*a23 + 2*u2*u3*v2**2*v3*a23 + u2*v1**2*v3**2*b23 + u2*v2**2*
v3**2*b23 + u3**2*v1**2*v3*a33 + u3**2*v2**2*v3*a33 + u3*v1**2*v3**2*b33 + u3*v2
**2*v3**2*b33$

FI=2*u2*u3*v3**3*a23 + u2*v3**4*b23 + u3**2*v3**3*a33 + u3*v3**4*b33$

FI=1/2*v1**4*v3 + v1**2*v2**2*v3 + 1/2*v2**4*v3$

FI=v1**2*v3**3 + v2**2*v3**3$

FI=v3**5$