Solution 54 to problem h


Expressions | Parameters | Inequalities | Relevance | Back to problem h

Expressions

The solution is given through the following expressions:

r10=0


r11=0


r12=0


r14=0


r15=0


r20=0


r21=0


r22=0


r23=0


r24=0


r27=0


r28=0


r210=0


       - m3*r342
r211=------------
         b12


r212=0


r213=0


r214=0


r215=0


       - m3*r342
r217=------------
         b12


r218=0


r219=0


r220=0


r30=0


r31=0


r32=0


r33=0


r34=0


r35=0


r36=0


r37=0


r38=0


r39=0


         2             2   2              2
      b12 *r333 + 2*kap *m3 *r535 - kap*m3 *r5208
r310=---------------------------------------------
                          2
                       b12 *kap


r311=0


      r333
r312=------
      kap


r313=0


r314=0


      r333
r315=------
      kap


      b12*r327 - m3*r453
r316=--------------------
             b12


r317=0


r318=0


r320=0


              2            2
      4*kap*m3 *r535 - 2*m3 *r5208
r321=------------------------------
                     2
                  b12


r322=0


r323=0


r324=0


r325=0


r326=0


r328= - r342


r329=0


r330=0


r331=0


r332=0


r334=0


r335=0


r336=0


r337=0


              2            2
      4*kap*m3 *r535 - 2*m3 *r5208
r338=------------------------------
                     2
                  b12


r339=0


r340=0


r341=0


r343=r327


r344=0


r345=0


r346=0


r347=0


r348=0


r349=0


r350=0


r351=0


r352=0


r353=r333


r354=0


r355=0


r40=0


r41=0


r42=0


r43=0


r44=0


r45=0


r46=0


r47=0


r48=0


r49=0


r410=0


r411=0


r412=0


r413=0


r415=0


r416=0


r417=0


r418=0


r419=0


r420=0


r421=0


r423=0


r424=0


r426=0


          1              1
       - ---*b12*r446 - ---*m3*r5210
          2              2
r427=--------------------------------
                   b12


r428=0


r429=0


          1              1
       - ---*b12*r446 - ---*m3*r5210
          2              2
r430=--------------------------------
                   b12


      b12*r452 + m3*r5158
r431=---------------------
              b12


r432=0


r433=0


r435=0


       - m3*r5149
r436=-------------
          b12


r437=0


       - m3*r5149
r438=-------------
          b12


r439=0


r440=0


r441=0


r442=0


       - m3*r5149
r443=-------------
          b12


r444=0


r445=0


r447=0


r448=0


r449=0


r450=0


r451=0


r454=0


r455=0


r456=0


       1              1
      ---*b12*r446 - ---*m3*r5210
       2              2
r457=-----------------------------
                  b12


r458=0


       - 4*kap*m3*r535 + 2*m3*r5208
r459=-------------------------------
                   b12


r460=0


r461=0


r462=0


r463=0


          1                  1
       - ---*b12*kap*r446 - ---*kap*m3*r5210
          2                  2
r464=----------------------------------------
                       b12


r465=0


       - kap*m3*r5149
r466=-----------------
            b12


r467=0


r468=0


r469=0


r470=0


r471=0


r472=0


r473=0


       - m3*r5149
r474=-------------
          b12


r475=0


       - m3*r5149
r476=-------------
          b12


r477=0


       - m3*r5149
r479=-------------
          b12


r480=0


r482=0


r483=r446


r484=0


r485=0


r486=0


r487= - r453


r488=r452


r489=0


r490=0


r491=0


      4*kap*m3*r535 - 2*m3*r5208
r492=----------------------------
                 b12


r493=0


      b12*r446 - m3*r5210
r494=---------------------
              b12


       - 4*kap*m3*r535 + 2*m3*r5208
r495=-------------------------------
                   b12


r496=0


r497=0


r498=0


r499=0


r4100=0


r4101=0


        - kap*m3*r5149
r4102=-----------------
             b12


r4103=0


r4104=0


r4105=0


r4106=0


r4108=0


       4*kap*m3*r535 - 2*m3*r5208
r4109=----------------------------
                  b12


        1              1
       ---*b12*r446 - ---*m3*r5210
        2              2
r4110=-----------------------------
                   b12


r4111=0


r4112=0


r4113=0


           1                  1
        - ---*b12*kap*r446 - ---*kap*m3*r5210
           2                  2
r4114=----------------------------------------
                        b12


r4115=0


        - kap*m3*r5149
r4116=-----------------
             b12


r4117=0


r4118=0


r4119=0


r4120=0


r4121=0


        - kap*m3*r5149
r4122=-----------------
             b12


r4123=0


r4124=0


r4125=0


r50=0


r51=0


r52=0


r53=0


r54=0


r55=0


r56=0


r57=0


r58=0


r59=0


r510=0


r511=0


r512=0


r513=0


r514=0


r515=0


r516=0


r517=0


r518=0


r519=0


r520=0


r521=r535


r522=0


r523=2*r535


r524=0


r525=r535


r526=0


r527=0


r528=0


r529=0


r530=2*r535


r531=0


r532=2*r535


r533=0


r534=0


r536=r5150


r537=0


r538=r5150


r539=0


r540=0


r541=0


r542=0


r543=r5150


r544=0


r545=0


      1
r546=---*r5154 + r551
      2


r547=0


r548=r551


r549=0


r550=0


r552=r5159


r553=0


r554=0


r556=0


r557=0


r558=0


r559=0


r560=0


r561=0


r562=0


r563=0


r564=0


r565=0


r566=0


r567=0


r568=0


r569=0


r570=0


r571=0


r572=r5150


r573=0


r574=r5150


r575= - r5149


r576=0


r577= - r5149


r578=0


r579=r5150


r580= - r5149


r581=0


r582=r5154


r583=0


r584= - r5210


r585=0


r586=0


r587=0


r588=r5159


r589= - r5158


r590=0


r591=0


r592=0


r593=0


r594=0


r595=0


r596=0


r597=0


r598=0


r599=0


r5100=0


r5101=2*kap*r535


r5102=0


                    1
r5103=2*kap*r535 + ---*r5154
                    2


r5104=0


r5105= - r5210


r5106=r5208


r5107=kap*r5150


r5108=0


r5109=0


r5110=kap*r551


r5111=0


r5112=0


r5113=0


r5114=0


r5115=0


r5116=0


r5117=0


r5118=kap*r5150


r5119= - kap*r5149


r5120=0


r5121=0


r5122=0


r5123=0


         2
r5124=kap *r535


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=r5149


r5143=0


r5144=r5149


r5145=r5150


r5146=0


r5147=r5150


r5148=0


r5151=0


r5152=r5210


r5153=0


r5155=0


r5156=0


r5157=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=r5210


r5174=0


r5175=4*kap*r535 + r5154 - 2*r5208


r5176= - r5210


r5177=0


r5178=0


r5179=0


r5180=0


r5181=0


r5182=0


r5183=0


r5184=0


r5185=0


r5186=0


r5187=0


r5188=kap*r5149


r5189=kap*r5150


r5190=0


r5191=0


r5192=0


r5193=0


r5194=0


r5195=0


r5196=0


r5197=0


r5198=0


r5199=0


r5200=0


r5201=0


r5202=0


r5203=0


r5204=0


r5205=0


r5206=2*kap*r535


r5207=0


r5209=0


                    1
r5211=2*kap*r535 + ---*r5154
                    2


r5212=kap*r5150


r5213=0


r5214=0


r5215=kap*r551


r5216=0


r5217=0


r5218=0


r5219=0


r5220=0


r5221=0


r5222=0


r5223=kap*r5150


r5224= - kap*r5149


r5225=0


r5226=0


r5227=0


r5228=0


           2
r5229=2*kap *r535


r5230=0


r5231=0


r5232=0


r5233=0


r5234=0


r5235=0


r5236=0


r5237=0


r5238=kap*r5149


r5239=kap*r5150


r5240=0


r5241=0


r5242=0


r5243=0


r5244=0


r5245=0


r5246=0


r5247=0


r5248=0


         2
r5249=kap *r535


r5250=0


r5251=0


m2=0


m1=0


n2=0


n1=0


a33=0


a23=0


a22=0


a13=0


a11=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:
 r13, r29, r319, r327, r333, r342, r434, r446, r452, r453, 
r535, r551, r555, r5150, r5154, r5158, r5159, r5208, r5210, 
r5149, m3, n3, b12

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.
 
{r5149,b12,{m3,n3}}


Relevance for the application:

The system of equations related to the Hamiltonian HAM:

HAM=u1*v2*b12 - u2*v1*b12 + u3*n3 + v3*m3

has apart from the Hamiltonian and Casimirs the following 20 first integrals: 

     3                   3               2                      2
FI=u1 *u3*v2*b12*kap - u1 *v1*kap*m3 - u1 *u2*u3*v1*b12*kap - u1 *u2*v2*kap*m3

           2                      2                     2                  3
    + u1*u2 *u3*v2*b12*kap - u1*u2 *v1*kap*m3 + u1*u3*v1 *v2*b12 + u1*u3*v2 *b12

                 2            3              2              2
    + u1*u3*v2*v3 *b12 - u1*v1 *m3 - u1*v1*v2 *m3 - u1*v1*v3 *m3

        3                   3                     3                  2
    - u2 *u3*v1*b12*kap - u2 *v2*kap*m3 - u2*u3*v1 *b12 - u2*u3*v1*v2 *b12

                 2            2              3              2
    - u2*u3*v1*v3 *b12 - u2*v1 *v2*m3 - u2*v2 *m3 - u2*v2*v3 *m3

         2     2     2      2     2
  = - (v2  + v3  + v1  + (u1  + u2 )*kap)

   *((u1*v1 + u2*v2)*m3 - (u1*v2 - u2*v1)*b12*u3)

{HAM,FI} = 0



        2   2              2                  2   2                   2
FI= - u1 *u3 *kap*m3 + 2*u1 *u3*v1*v2*b12 - u1 *v1 *m3 - 2*u1*u2*u3*v1 *b12

                   2                                 2
    + 2*u1*u2*u3*v2 *b12 - 2*u1*u2*v1*v2*m3 + 2*u1*u3 *v2*v3*b12

        2   2              2                  2   2             2
    - u2 *u3 *kap*m3 - 2*u2 *u3*v1*v2*b12 - u2 *v2 *m3 - 2*u2*u3 *v1*v3*b12

        2   2        2   2
    - u3 *v1 *m3 - u3 *v2 *m3

which is not further factorizable.

{HAM,FI} = 0



     2      2    2       2                                    2
FI=u1 *u3*v2 *b12  - 2*u1 *v1*v2*b12*m3 - 2*u1*u2*u3*v1*v2*b12

                2                    2                       2     2      2    2
    + 2*u1*u2*v1 *b12*m3 - 2*u1*u2*v2 *b12*m3 - 2*u1*v1*v3*m3  + u2 *u3*v1 *b12

          2                             2        2   2
    + 2*u2 *v1*v2*b12*m3 - 2*u2*v2*v3*m3  - u3*v3 *m3

  = - ((2*u2*v2 + u3*v3 + 2*u1*v1)*m3 - (u1*v2 - u2*v1)*b12*u3)

   *((u1*v2 - u2*v1)*b12 + m3*v3)

{HAM,FI} = 0



        3           3        4
FI=u1*u3 *v1 + u2*u3 *v2 + u3 *v3

     3
  =u3 *(u2*v2 + u3*v3 + u1*v1)

{HAM,FI} = 0



        3               3            3
FI=u1*u3 *v2*b12 - u2*u3 *v1*b12 + u3 *v3*m3

     3
  =u3 *((u1*v2 - u2*v1)*b12 + m3*v3)

{HAM,FI} = 0



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

        3   2
    + u3 *v3

                             2
  =u3*(u1*v1 + u2*v2 + u3*v3)

{HAM,FI} = 0



     3               2                  2   2               2
FI=u1 *u3*v1*kap + u1 *u2*u3*v2*kap + u1 *u3 *v3*kap + u1*u2 *u3*v1*kap

              3              2              2     3               2   2
    + u1*u3*v1  + u1*u3*v1*v2  + u1*u3*v1*v3  + u2 *u3*v2*kap + u2 *u3 *v3*kap

              2              3              2     2   2        2   2
    + u2*u3*v1 *v2 + u2*u3*v2  + u2*u3*v2*v3  + u3 *v1 *v3 + u3 *v2 *v3

        2   3
    + u3 *v3

         2     2     2      2     2
  =u3*(v2  + v3  + v1  + (u1  + u2 )*kap)*(u2*v2 + u3*v3 + u1*v1)

{HAM,FI} = 0



     5
FI=u3

     5
  =u3

{HAM,FI} = 0



     2   3         2   3         3   2     3   2     3   2
FI=u1 *u3 *kap + u2 *u3 *kap + u3 *v1  + u3 *v2  + u3 *v3

     3    2     2     2      2     2
  =u3 *(v2  + v3  + v1  + (u1  + u2 )*kap)

{HAM,FI} = 0



     4       2    2       2   2       2    2       2      2    2
FI=u1 *u3*b12 *kap  + 2*u1 *u2 *u3*b12 *kap  + 2*u1 *u3*v1 *b12 *kap

          2      2    2           2                                        2
    + 2*u1 *u3*v3 *b12 *kap + 4*u1 *v1*v2*b12*kap*m3 + 4*u1*u2*u3*v1*v2*b12 *kap

                2                        2                               2
    - 4*u1*u2*v1 *b12*kap*m3 + 4*u1*u2*v2 *b12*kap*m3 + 4*u1*v1*v3*kap*m3

        4       2    2       2      2    2           2      2    2
    + u2 *u3*b12 *kap  + 2*u2 *u3*v2 *b12 *kap + 2*u2 *u3*v3 *b12 *kap

          2                                     2        4    2
    - 4*u2 *v1*v2*b12*kap*m3 + 4*u2*v2*v3*kap*m3  + u3*v1 *b12

             2   2    2          2   2    2        4    2          2   2    2
    + 2*u3*v1 *v2 *b12  + 2*u3*v1 *v3 *b12  + u3*v2 *b12  + 2*u3*v2 *v3 *b12

           4    2          2       2
    + u3*v3 *b12  + 2*u3*v3 *kap*m3

which is not further factorizable.

{HAM,FI} = 0



           2               2            2
FI= - u1*u3 *v2*b12 + u2*u3 *v1*b12 - u3 *v3*m3

        2
  = - u3 *((u1*v2 - u2*v1)*b12 + m3*v3)

{HAM,FI} = 0



        2           2        3
FI=u1*u3 *v1 + u2*u3 *v2 + u3 *v3

     2
  =u3 *(u2*v2 + u3*v3 + u1*v1)

{HAM,FI} = 0



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

        2   2                     2   2     2   2
    + u2 *v2  + 2*u2*u3*v2*v3 - u3 *v1  - u3 *v2

which is not further factorizable.

{HAM,FI} = 0



     4
FI=u3

     4
  =u3

{HAM,FI} = 0



FI=u1*u3*v2*b12 - u1*v1*m3 - u2*u3*v1*b12 - u2*v2*m3

which is not further factorizable.

{HAM,FI} = 0



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

         2     2     2      2     2
  =u3*(v2  + v3  + v1  + (u1  + u2 )*kap)

{HAM,FI} = 0



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

  =u3*(u2*v2 + u3*v3 + u1*v1)

{HAM,FI} = 0



     3
FI=u3

     3
  =u3

{HAM,FI} = 0



     2
FI=u3

     2
  =u3

{HAM,FI} = 0



FI=u3

which is not further factorizable.

{HAM,FI} = 0





And again in machine readable form:



HAM=u1*v2*b12 - u2*v1*b12 + u3*n3 + v3*m3$

FI=u1**3*u3*v2*b12*kap - u1**3*v1*kap*m3 - u1**2*u2*u3*v1*b12*kap - u1**2*u2*v2*
kap*m3 + u1*u2**2*u3*v2*b12*kap - u1*u2**2*v1*kap*m3 + u1*u3*v1**2*v2*b12 + u1*
u3*v2**3*b12 + u1*u3*v2*v3**2*b12 - u1*v1**3*m3 - u1*v1*v2**2*m3 - u1*v1*v3**2*
m3 - u2**3*u3*v1*b12*kap - u2**3*v2*kap*m3 - u2*u3*v1**3*b12 - u2*u3*v1*v2**2*
b12 - u2*u3*v1*v3**2*b12 - u2*v1**2*v2*m3 - u2*v2**3*m3 - u2*v2*v3**2*m3$

FI= - u1**2*u3**2*kap*m3 + 2*u1**2*u3*v1*v2*b12 - u1**2*v1**2*m3 - 2*u1*u2*u3*v1
**2*b12 + 2*u1*u2*u3*v2**2*b12 - 2*u1*u2*v1*v2*m3 + 2*u1*u3**2*v2*v3*b12 - u2**2
*u3**2*kap*m3 - 2*u2**2*u3*v1*v2*b12 - u2**2*v2**2*m3 - 2*u2*u3**2*v1*v3*b12 - 
u3**2*v1**2*m3 - u3**2*v2**2*m3$

FI=u1**2*u3*v2**2*b12**2 - 2*u1**2*v1*v2*b12*m3 - 2*u1*u2*u3*v1*v2*b12**2 + 2*u1
*u2*v1**2*b12*m3 - 2*u1*u2*v2**2*b12*m3 - 2*u1*v1*v3*m3**2 + u2**2*u3*v1**2*b12
**2 + 2*u2**2*v1*v2*b12*m3 - 2*u2*v2*v3*m3**2 - u3*v3**2*m3**2$

FI=u1*u3**3*v1 + u2*u3**3*v2 + u3**4*v3$

FI=u1*u3**3*v2*b12 - u2*u3**3*v1*b12 + u3**3*v3*m3$

FI=u1**2*u3*v1**2 + 2*u1*u2*u3*v1*v2 + 2*u1*u3**2*v1*v3 + u2**2*u3*v2**2 + 2*u2*
u3**2*v2*v3 + u3**3*v3**2$

FI=u1**3*u3*v1*kap + u1**2*u2*u3*v2*kap + u1**2*u3**2*v3*kap + u1*u2**2*u3*v1*
kap + u1*u3*v1**3 + u1*u3*v1*v2**2 + u1*u3*v1*v3**2 + u2**3*u3*v2*kap + u2**2*u3
**2*v3*kap + u2*u3*v1**2*v2 + u2*u3*v2**3 + u2*u3*v2*v3**2 + u3**2*v1**2*v3 + u3
**2*v2**2*v3 + u3**2*v3**3$

FI=u3**5$

FI=u1**2*u3**3*kap + u2**2*u3**3*kap + u3**3*v1**2 + u3**3*v2**2 + u3**3*v3**2$

FI=u1**4*u3*b12**2*kap**2 + 2*u1**2*u2**2*u3*b12**2*kap**2 + 2*u1**2*u3*v1**2*
b12**2*kap + 2*u1**2*u3*v3**2*b12**2*kap + 4*u1**2*v1*v2*b12*kap*m3 + 4*u1*u2*u3
*v1*v2*b12**2*kap - 4*u1*u2*v1**2*b12*kap*m3 + 4*u1*u2*v2**2*b12*kap*m3 + 4*u1*
v1*v3*kap*m3**2 + u2**4*u3*b12**2*kap**2 + 2*u2**2*u3*v2**2*b12**2*kap + 2*u2**2
*u3*v3**2*b12**2*kap - 4*u2**2*v1*v2*b12*kap*m3 + 4*u2*v2*v3*kap*m3**2 + u3*v1**
4*b12**2 + 2*u3*v1**2*v2**2*b12**2 + 2*u3*v1**2*v3**2*b12**2 + u3*v2**4*b12**2 +
 2*u3*v2**2*v3**2*b12**2 + u3*v3**4*b12**2 + 2*u3*v3**2*kap*m3**2$

FI= - u1*u3**2*v2*b12 + u2*u3**2*v1*b12 - u3**2*v3*m3$

FI=u1*u3**2*v1 + u2*u3**2*v2 + u3**3*v3$

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

FI=u3**4$

FI=u1*u3*v2*b12 - u1*v1*m3 - u2*u3*v1*b12 - u2*v2*m3$

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

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

FI=u3**3$

FI=u3**2$

FI=u3$