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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
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    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.133038
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   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jamp-141319
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      Articles
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     <subject>
      Physics 
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     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    Evolutionary Nonconservative Field Theories
   </title-group>
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    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Bogdana A.
      </surname>
      <given-names>
       Georgieva
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    <addr-line>
     aDepartment of Mechatronics, Robotics and Mechanics, Faculty of Mathematics and Informatics, Sofia University “Kl. Ohridski”, Sofia, Bulgaria
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    13
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      October
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      2024
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    <date date-type="accepted">
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      16,
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      2025
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This paper introduces a new evolutionary system which is uniquely suitable for the description of nonconservative systems in field theories, including quantum mechanics, but is not limited to it only. This paper also introduces a new exact method of solution for such nonconservative systems. These are significant contributions because the vast majority of nonconservative systems with several independent variables do not have self-adjoint Frechet derivatives and because of that can not benefit from the exact methods of the classical calculus of variations. The new evolutionary system is rigorously mathematically derived and the new method for solution is mathematically proved to be applicable to systems of PDEs of second order for nonconservative process. As examples of applications, the method is applied to several nonconservative systems: the propagation of electromagnetic fields in a conductive medium, the nonlinear Schrodinger equation with electromagnetic interactions, and others.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Mathematical Methods in Quantum Theory
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonconservative Quantum Systems
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonconservative Systems
    </kwd> 
    <kwd>
      Exact Methods for Solution of Pdes
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonconservative Systems
    </kwd> 
    <kwd>
      Integrable Nonconservative Systems
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonconservative Systems of Variational Origin
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonconservative Processes
    </kwd>
   </kwd-group>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Nonconservative processes with several independent variables can not be given a variational description via the classical variational principle (in which the functional is defined by an integral), because the Frechet derivative of the system of equations is not self-adjoint. Thus, nonconservative processes can not make use of the classical methods and machinery available from the Calculus of Variations. In 2003, Bogdana Georgieva, Ronald Guenther and Theodore Bodurov introduce the generalized variational principle with several independent variables <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
     [1]
    </xref> (Journal of Mathematical Physics, Vol. 44 (2003), No. 9, pp. 3911-3927) which can give a variational description of non-conservative processes even when the Frechet derivative of its equations is not self-adjoint. Noether-type theorems were found <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-3">
     [3]
    </xref>, symmetries and corresponding identities were found <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-6">
     [6]
    </xref>, and a number of applications were published of this new variational principle, which contains the classical one as a strictly special case, but is a lot more general than it. More specifically, these applications are in: integrable systems, the calculus of variations, dynamical systems, symmetry methods, control theory, optimal control theory, dissipative dynamics, field theories, Hamiltonian dynamics, nonlinear dynamics, thermodynamics, contemporary quantum mechanics, electricity and magnetism, nonholonomic systems, stochastic processes, celestial mechanics, the study of the Universe, Vakonomic dynamics, Birkhofian systems, waves propagation, Bregman dynamics, contemporary general relativity, dark energy, virosology, oncology and other branches of science.</p>
   <p>As is well known, Hamiltonian systems emerged historically as a method of solution for the second order Euler-Lagrange system of equations for a classical variational functional defined by an integral in the case of one independent variable. The method consists of converting the second order Euler-Lagrange system into a first order system of ODEs, the Hamiltonian system. The transformation of Legendre, which performs this “conversion” opened a gate from the Lagrangian mechanics to the Hamiltonian mechanics.</p>
   <p>This paper introduces a new exact method of solution for evolutionary systems which are nonconservative and have variational origin. This is significant, because nonconservative systems with several independent variables do not have self-adjoint Frechet derivatives and because of that can not benefit from the methods of the classical calculus of variations. Additional asset of this new method is that the described process can be controlled through control functions. These are the functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Here 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are the independent variables. Thus, this method covers nonconservative systems in control and optimal control theories. This paper also rigorously derives the evolutionary system which corresponds to the generalized Euler-Lagrange equations (a system of second order PDEs) for the nonconservative process.</p>
   <p>More specifically, the new exact method is a method of solution for the second order system of PDEs which are the generalized Euler-Lagrange equations for the functional introduced in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
     [1]
    </xref> by B. Georgieva, R. Guenther and Th. Bodurov. This method consists of “converting” this second order system of PDEs (which describes the nonconservative process) into a first order system of evolution equations. The present paper proves rigorously the equivalence of the system of generalized Euler-Lagrange equations to this system of evolution equations and rigorously derives the specific form of this system of evolution equations.</p>
   <sec id="s1_1">
    <title>1.1. Some Historical Remarks</title>
    <p>In 1932 Gustav Herglotz gave a series of lectures on the relationship between contact transformations and the generalized Hamiltonian system</p>
    <p>
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        <mtd> 
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          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (1)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        H 
      </mi> 
     </math> is a function of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. See <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-7">
      [7]
     </xref>. This system is closely related to the variational principle of Herglotz <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-8">
      [8]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-9">
      [9]
     </xref>. In that variational principle the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>, whose extrema are sought, is defined by an ordinary differential equation rather than by an integral:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> is the only independent variable, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the argument functions of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. For any arbitrary but fixed set of functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and a fixed initial value for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> the solution of this ordinary differential equation depends both on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> and on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. If we take 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> then the solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a functional of the set of functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. For more detailed description of the definition of a functional via this class of ordinary differential equations see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-2">
      [2]
     </xref>.</p>
    <p>Herglotz variational principle is uniquely suitable for giving a variational description of nonconservative processes involving one independent variable. It is more general than the classical variational principle with one independent variable and contains it as a special case, which occurs when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math> does not depend on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <p>Herglotz showed that the value of this functional is an extremum when its argument-functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are solutions of the generalized Euler-Lagrange equations</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In his lectures Herglotz revealed the remarkable geometry which underlines the generalized Hamiltonian system. Herglotz’s work was motivated by ideas from S. Lie <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-10">
      [10]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-11">
      [11]
     </xref> and others. Furta et al. show in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-12">
      [12]
     </xref> a close link between the Herglotz variational principle and control and optimal control theories. For historical remarks through 1935 see Caratheodory <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-13">
      [13]
     </xref>. The contact transformations, which are related to the generalized variational principle, have found applications in thermodynamics. Mrugala shows in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-14">
      [14]
     </xref> that the processes in equilibrium thermodynamics can be described by successions of contact transformations acting in a suitably defined thermodynamic phase space. The latter is endowed with a contact structure, closely related to the symplectic structure.</p>
   </sec>
   <sec id="s1_2">
    <title>1.2. Contemporary Preliminary Remarks</title>
    <p>In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-2">
      [2]
     </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-3">
      [3]
     </xref> B. Georgieva and R. Guenther formulated and proved first and second Noether-type theorems which yields a first integral corresponding to a known symmetry of the functional defined by the Herglotz variational principle; and an identity corresponding to an infinite-dimensional symmetry of the Herglotz functional. For a summary of the resent results related to the variational principle of Herglotz see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-15">
      [15]
     </xref>.</p>
    <p>In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref> B. Georgieva, R. Guenther and Th. Bodurov introduce a new variational principle, which extends the Herglotz principle to one with several independent variables (In honor of Gustav Herglotz we named it in his name). This new variational principle contains as special cases both the classical variational principle with several independent variables and the Herglotz variational principle. It can describe not only all physical processes which the classical variational principle can, but also many others for which the classical variational principle is not applicable. It can give a variational description of nonconservative processes involving physical fields, even when the Frechet derivative of the equation(s) is NOT self-adjoint. In other words, if a PDE (or a system of PDEs) does NOT have a variational description via the classical variational principle because its Frechet derivative is not self-adjoint, then the generalized variational principle which Georgieva, Guenther and Bodurov introduce in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref> can (in most cases) be used to give this equation/equations a variational description. Another asset of this variational principle is that it is not “sensitive” to nonlinearity. It is so general in form that it handles nonlinear processes with the same ease as it does linear ones. For the convenience of the reader I state the precize definition of the Generalized Variational Principle With Several Independent Variables:</p>
    <p>Let the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> be defined by an integro-differential equation of the form</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (2)</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-"></xref>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the independent variables, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the argument functions, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and where the function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> is at least twice differentiable with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and once differentiable with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> have continuous first derivatives and otherwise be arbitrary except for the boundary conditions:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           for 
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the boundary of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </math>. Then, the value of the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is an extremum for functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> which satisfy the condition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo> 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math>, just as in the classical case, is called the Lagrangian density. It should be observed that when a variation 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is applied to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math>, the integro-differential equation defining the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> must be solved with the same fixed initial condition 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and the solution evaluated at the same fixed final time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for all varied argument functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Every function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, for which the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> defined by the integro-differential Equation (2) has an extremum, is a solution of</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (3)</p>
    <p>These equations are called (in correspondence with the classical case) the generalized Euler-Lagrange equations. The summation convention on repeated indices is assumed in the entire the paper.</p>
    <p>It is important to observe that the definition of the functional z by the integro-differential Equation (2) contains as a strictly special case the classical definition of a functional by an integral. This special case occurs if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> does not depend on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>. Similarly, the generalized Euler-Lagrange equations reduce to the classical Euler-Lagrange equations if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> does not depend on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <p>Georgieva, Guenther and Bodurov, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-8">
      [8]
     </xref>, formulated and proved a Noether-type theorem which yields which gives an identity corresponding to each symmetry of the functional defined by this new variational principle. From this identity a first integral is readily obtained.</p>
   </sec>
   <sec id="s1_3">
    <title>1.3. Example of a Nonconservative Field Theory of a Variational Origin</title>
    <p>A nonconservative system in the context of field theories is a field theory for which the energy density function, represented by the Hamiltonian 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℋ 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo> 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, is not constant on solutions of the defining equations of the field theory.</p>
    <p>Consider a specific example. Let’s look at the nonlinear Klein-Gordon equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             ​ 
           </mtext> 
           <mtext>
             * 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (4)</p>
    <p>describing the real or complex field 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           ​ 
         </mtext> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> denotes the complex conjugate of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math> is a differentiable function and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> is a constant. Its linear version, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         constant 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> plays an important role in relativistic field theories. The one-dimensional version of (4) with real 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the sineGordon equation. The field equations of the form (4) can be derived from the Lagrangian density</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             ​ 
           </mtext> 
           <mtext>
             * 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (5)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We consider as physically meaningful only those solutions of (4) which are free of singularities and for which</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>holds over the entire time domain. The processes described with an equation of the form (4) are conservative since the Lagrangian (5) does not explicitly depend on time.</p>
    <p>One is also interested in nonconservative processes involving fields. The simplest modification of (4) which makes it suitable to describe nonconservative processes is to include in it a term proportional to the time-derivative of the field. Thus, a physically meaningful nonconservative version of (4) is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             ​ 
           </mtext> 
           <mtext>
             * 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (6)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> is a constant. With 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> the process described by (6) is generative, and with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> it is dissipative. When 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> is a real field, equations of the form (6) can be derived via the present generalized variational principle from the Lagrangian density</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           ​ 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (7)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a given function of the coordinates 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> which satisfies the condition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Indeed, inserting the Lagrangian (7) into the generalized Euler-Lagrange equations (3)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mo> 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mtext>
             ​ 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>we see that the last expression is the same as (6) with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (8)</p>
    <p>Consequently, we may apply the first Noether-type theorem 5.1 to obtain conserved quantities. In particular, observing that the Lagrangian (7) is invariant under translations in time we may apply Corollary 7.1 in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref> to obtain the conserved quantity</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (9)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> is the solution of the defining Equation (2). In accordance with the conservative case, we can interpreted the quantity</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>as the energy density of the field 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then Equation (9) states that the total field energy in not constant but instead increases exponentially when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and decreases when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>For the convenience of the reader we state from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref> Corollary 7.1:</p>
    <p>Let</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              ℝ 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>over the entire time domain and let the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>, defined by the Equation (2), be invariant with respect to translations in time. Then the quantity</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> given by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mtext>
         exp 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mi>
                 ℝ 
               </mi> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   ℒ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   z 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
               <msup> 
                <mtext>
                  d 
                </mtext> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>is conserved on solutions of the generalized Euler-Lagrange equations (3).</p>
    <sec id="s1">
     <title>2. One-Parameter Families of Contact Transformations</title>
     <p>In his lectures on contact transformations, see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-9">
       [9]
      </xref>, Gustav Herglotz derives the generalized Hamiltonian system</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> (10)</p>
     <p>as a result of a demand on the solution of the general system</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ξ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>for 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> unknowns 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> to define a family of contact transformations of the initial conditions. This remarkable calculation is a result of an extraordinary intellectual insight, mathematical might and geometrical vision beyond the ordinary. By its nature this accomplishment is of no less value and significance to science than is the general theory of relativity, which in much the same way is a consequence of geometry. Let us recall Herglotz’s derivation.</p>
     <p>Consider the system of 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> differential equations</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ξ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> (11)</p>
     <p>for 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> unknowns 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> which satisfy the initial conditions</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          when 
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0. 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> (12)</p>
     <p>The functions 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ξ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> are all assumed to be continously differentiable. The solutions</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> (13)</p>
     <p>to (11), (12) determine a family of transformations,</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (14)</p>
     <p>In the present section we give the necessary and sufficient conditions for the transformations (14) to be contact transformations uniformly in 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math>.</p>
     <p>Theorem 2.1. In order for the solution (13) of the system (11) to represent a one-parameter family of contact transformations containing the identity, it is necessary that (11) be a canonical system, that is, that there exists a function, 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> called the characteristic function, such that the system (11) has the form (10).</p>
     <p>Proof: From the theory of contact transformations is known that a one–to–one, continuously differentiable transformation</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>from a cylindrical domain in the xzp-space, 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ∈ 
          </mo> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            a 
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            const 
          </mtext> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> onto a domain in 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math>-space, with a non-vanishing Jacobian, 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≠ 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> is called an element transformation. We now recall the following criterion for an element transformation to be a contact transformation: An element transformation is a contact transformation if and only if there exists a function 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, such that:</p>
     <p>i. 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≠ 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> on the domain of definition of the transformation;</p>
     <p>ii. the functions 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> and 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         P 
       </mi> 
      </math> satisfy</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ≠ 
        </mo> 
        <mn>
          0. 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> (15)</p>
     <p>Equation (15) is supposed to hold when the differentials are calculated only with respect to the spatial variables. When 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> also depend on 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math>, then 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> is given by</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>A similar assertion holds for the 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </math>. Thus, the condition (15) must be replaced by</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (16)</p>
     <p>By (11), 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>. Let us introduce the function</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (17)</p>
     <p>Then the relation (16) takes the form</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (18)</p>
     <p>If 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math>, Equation (18) reduces to (15). Equation (18) represents a system of 2n + 2 equations relating the variables 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> with those of 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, which is obtained by expanding the differentials and comparing coefficients. To obtain the conditions we seek, we shall rewrite these conditions in the 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> variables. This is most simply done by working directly with (18). First differentiate (18) with respect to 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math> and note that the differential operator, d, commutes with the differentiation 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>. This leads to</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> (19)</p>
     <p>where 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, the dot, as usual, represents 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>. From (18) and (19) we obtain</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (20)</p>
     <p>From (17) we find 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> so that (20) takes the form</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (21)</p>
     <p>Expand 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> in the form</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>insert the result into (21) and compare coefficients to obtain the following system:</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </math> (22)</p>
     <p>The 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </math> and 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </math> are obtained directly from (22) by eliminating the quotient 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> and solving. To obtain 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         ζ 
       </mi> 
      </math> combine (17) with (22). We find</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            ζ 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msub> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </math> (23)</p>
     <p>which is the system (10).□</p>
     <p>We see that the geometric demand that the solution is a family of contact transformations of the initial conditions completely determines the form of the system.</p>
     <p>The converse of this theorem is also valid. We state and prove.</p>
     <p>Theorem 2.2. The solution to the canonical equations (10), which satisfy the initial conditions (12), generates a one-parameter family of contact transformations, which for 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> contains the identity.</p>
     <p>Proof: We must show that every solution of (10) and (12) satisfies the strip condition (18). For notational purposes let us set 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> and 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math>. Then the strip condition, (18) takes the form 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math>. Set up a differential equation for 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         Ω 
       </mi> 
      </math> making use of (10). The proof is simply a calculation. We find 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math>. Since 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </math>,</p>
     <p>
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             Ω 
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           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
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            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
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             ( 
           </mo> 
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                ∂ 
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                ℋ 
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                ∂ 
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               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
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               P 
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             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
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                ℋ 
              </mi> 
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                ∂ 
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                Z 
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            </mfrac> 
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           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
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            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
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           <mi>
             P 
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           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mtd> 
        </mtr> 
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            = 
          </mo> 
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            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
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                ∂ 
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              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
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               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
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            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
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            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                ∂ 
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              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 P 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
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             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
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               P 
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             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
              d 
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               X 
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             <mi>
               j 
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            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
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                 j 
               </mi> 
              </msub> 
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            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
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               X 
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             <mi>
               j 
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              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                ∂ 
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                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msub> 
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               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
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               P 
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               j 
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            </msub> 
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           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
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              ∂ 
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              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </math></p>
     <p>Thus we obtain the ODE for 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         Ω 
       </mi> 
      </math></p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>Next we calculate, using (10)</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                Z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo> 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo> 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 P 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </math></p>
     <p>Thus,</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>and so from the previous calculation</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>We integrate to obtain 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> where</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 ℋ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> (24)</p>
     <p>which proves the assertion. □</p>
     <p>We close this section with a few remarks on the characteristic function</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>From the forth equation in (22), we have</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>Divide by 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math> to find</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>Integrate with respect to 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math> to find</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               ℋ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (25)</p>
     <p>where the subscript indicates that the arguments of 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         ℋ 
       </mi> 
      </math> and 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         ρ 
       </mi> 
      </math> are to be taken at 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math>: 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>. The fact that 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> is a consequence of (24).</p>
     <p>We consider two special cases.</p>
     <p>Case 1. 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> so that 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         ℋ 
       </mi> 
      </math> does not depend explicitely on 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math>.</p>
     <p>Then the family, 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, represents a one-parameter group of contact transformations (The proof can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-7">
       [7]
      </xref>). The relation (25) implies that</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math> (26)</p>
     <p>Equation (26) has a geometric interpretation. Let us think of the parameter 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         t 
       </mi> 
      </math> as the time and the curve along which 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> moves in 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math> as its orbit under the group of contact transformations. Along this orbit the function 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, up to the factor 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math>, coincides with 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>.</p>
     <p>If in particular 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> at a point 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>, then 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> along the whole orbit through it. The strip condition is along the orbit. If we think of 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> as an element in 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math>, then we refer to the orbit as an orbital strip of the group of contact transformations in 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math>. For points on the orbital strip, the second equation in (10) simplifies to</p>
     <p>
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>Case 2. 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math> so that 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         ℋ 
       </mi> 
      </math> does not depend explicitely on 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         Z 
       </mi> 
      </math> and by (24) 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math>.</p>
     <p>The canonical Equations (10) reduce to</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </math> (27)</p>
     <p>together with the additional equation</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math> (28)</p>
     <p>for the construction of 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         Z 
       </mi> 
      </math>.</p>
     <p>The transformations determined by (27) are the special, or 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
      </math>-transformations which commute with translations along the 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         z 
       </mi> 
      </math>-axis. The Equation (18) in this case reads</p>
     <p>
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mrow> 
      </math></p>
     <p>If in addition, 
      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            ℋ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </math>, then 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </math>. The family determined by solutions to (27) is a group of contact transformations which on the orbit passing through 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math> satisfies 
      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
        <mi>
          ℋ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </math>.</p>
    </sec>
   </sec>
   <sec id="s3">
    <title>3. Evolutionary System for Nonconservative Processes</title>
    <p>This section introduces the new exact method of solution for nonconservative systems. It also introduces the evolutionary system of PDEs which is equivalent to the nonconservative system of second order PDEs with which the nonconservative process is described. Theorem 3.2 proves with deepest rigor the equivalence of theses two systems. The same theorem demonstrates how starting with this second order PDEs system we can rewrite it with its equivalent system of evolutionary PDEs and proceed with solving this equivalent system. The solution obtained is also a solution of the original nonconservative system. The key to obtaining this valuable new exact method of solution for these systems, which in general can be solved only numerically, is the generalization of the transformation of Legendre with the definition (40), which gives the transition from the Lagrangian to the Hamiltonian formalism. Theorem 3.2 rigorously proves that this new generalized Legendre transformation transforms the original nonconservative system of second order PDEs to the equivalent to it evolutionary system (38). Thus, the present section makes 2 new contributions to mathematics and all of science which uses mathematics: the exact method of solution for nonconservative systems and the exact form of the system of evolution equations for nonconservative processes.</p>
    <p>It is important to observe that this new evolutionary system contains as a strictly special case the generalized Hamiltonian system (1) for nonconservative processes with one independent variable, and has the same relation to the generalized variational principle with several independent variables which the generalized Hamiltonian system (1) has with the Herglotz variational principle (which has one independent variable).</p>
    <p>Consider a generally nonconservative process in which 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are the independent variables and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the dependent variables. Let the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> be the functional giving the variational description of this process. Then the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is defined by an integro-differential equation of the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (29)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the argument functions, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and where the Lagrangian function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> is at least twice differentiable with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and once differentiable with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Theorem 3.1. Every function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, for which the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> defined by the integro-differential Equation (29) has an extremum, is a solution of</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (30)</p>
    <p>This theorem was formulated and proved by Georgieva, Guenther and Bodurov in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref>. We recall its proof here for convenience of the reader.</p>
    <p>Proof: We will show that Equation (30) are consequence of the condition:</p>
    <p>The value of the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is an extremum for functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> which satisfy the condition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (31)</p>
    <p>For this purpose let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> be the variation of the argument of the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> and denote by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> the quantity</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo> 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo> 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (32)</p>
    <p>To find the differential equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ζ 
      </mi> 
     </math> we apply the variation 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> to the argument function in the defining Equation (29), i.e.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (33)</p>
    <p>and differentiate the result with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math>. Then, we set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ζ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (34)</p>
    <p>where in the last term we have used the fact that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ζ 
      </mi> 
     </math> does not depend on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        x 
      </mi> 
     </math>. For convenience we denote by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> the quantities</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>With this notation Equation (34) becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ζ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which is the sought equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Its solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, evaluated at the end of the time interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, is the variation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mtext>
            exp 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 B 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (35)</p>
    <p>since 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. We are interested in those functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> which leave the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> stationary, i.e. those for which the variation 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is identically zero. Hence, (35) becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mtext>
            exp 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 B 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (36)</p>
    <p>Inserting expressions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> into (36), denoting the exponential function by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mtext>
         exp 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and integrating by parts the terms containing 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> produces the equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℒ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msubsup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <msup> 
               <mi>
                 η 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
            <mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (37)</p>
    <p>By Gauss’ theorem the space integral of the third term in (37)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mtext>
             Ω 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             η 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msup> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>vanishes because 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, by definition. Here, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mtext>
         ​ 
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> stands for the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mtext>
         ​ 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>-component of the surface element 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Next, we integrate by parts (with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>) the terms involving 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> in (37) to obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℒ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             η 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                η 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msup> 
             <mfrac> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   ℒ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mi>
                    i 
                  </mi> 
                 </msubsup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msup> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>because 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, by definition. Finally, expanding the second integrand in the last equation and collecting terms, we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Taking in consideration that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        η 
      </mi> 
     </math> is arbitrary and that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>, we obtain equations (30), which concludes the proof. □</p>
    <p>Theorem 3.2. The functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for which the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> has stationary values satisfy the following evolutionary system:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo> 
            </mo> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (38)</p>
    <p>Proof: From the previous theorem we know that the functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, for which the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> defined by the integro-differential Equation (29) has an extremum, are solutions of the generalized Euler-Lagrange Equation (30):</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (39)</p>
    <p>The implicit function theorem can now be invoked to show that the system of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        m 
      </mi> 
     </math> algebraic Equation (39) relating the variables 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> can (in principle) be solved for the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> variables in terms of the variables 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, provided the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> Hessian matrix</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             ℒ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>is nonsingular, i.e. satisfies the Jacobian condition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Now we define the function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℋ 
      </mi> 
     </math> by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℋ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (40)</p>
    <p>which we name generalized Hamiltonian, where the variables 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are regarded as functions of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Let us observe that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               ℒ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (41)</p>
    <p>Performing the above change of variables from the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> variables of the Lagrangian to the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> variables of the Hamiltonian in the generalized Euler-Lagrange Equation (30) we obtain the evolutionary equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (42)</p>
    <p>Finally, expressing 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> via 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℋ 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we obtain the evolutionary equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math>, namely</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msup> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ℋ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo> 
          </mo> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (43)</p>
    <p>To conclude the derivation, we observe that Equations (41)-(43) are the system (38) which was sought. □</p>
    <p>We observe that the evolutionary system (38) contains as a special case the generalized Hamiltonian system (1). This special case occurs when no “space variables” 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are present in the described process.</p>
    <p>Theorem 3.2 rigorously proves the equivalence of the newly introduces system of evolution Equation (38) to the system (30) of second order PDEs with which the nonconservative process is originally described!</p>
    <p>In conclusion, we observe that</p>
    <p>The evolutionary system (38) serves two purposes: first—it is uniquely suitable for the description of nonconservative processes via an evolutionary system and second—it provides a method for solution of the original generalized Euler-Lagrange equations of the process. A great deal of machinery is present for studying evolutionary systems and that machinery now becomes available to tackle the complicated and often formidable system of the generalized Euler-Lagrange equations (30).</p>
   </sec>
   <sec id="s4">
    <title>4. Applications</title>
    <p>In this section we demonstrate the usefulness of the evolutionary system (38) to the description of nonconservative processes and how it is used to obtain exact solutions of such nonconservative systems.</p>
    <p>1) Propagation of plane waves in a medium with losses or gains</p>
    <p>The first process which we like to describe with this system is the propagation of waves with losses or gains. Consider the equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which describes the propagation of plane waves in a medium with losses or gains. In the case of sound waves with gasses 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the acoustic pressure of the gas (the local deviation from ambient pressure) at the point 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        x 
      </mi> 
     </math> at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        c 
      </mi> 
     </math> is the speed of the sound wave and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        b 
      </mi> 
     </math> is the rate of losses ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) or gains ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>). This equation does not have a variational description via the classical variational principle, but can be described variationally with the variational principle proposed by Georgieva, Guenther and Bodurov in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref>. This equation is the generalized Euler-Lagrange equation for the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> defined with the integro-differential equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    q 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    q 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Let us describe this process with the evolutionary system (38). Here the Lagrangian is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The generalized Hamiltonian is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℋ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The evolutionary system (38) is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                H 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo> 
            </mo> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      q 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mfrac> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>2) Propagation of electromagnetic waves in a conductive medium</p>
    <p>The second nonconservative process which we like to describe with the evolutionary system (38) is that of propagation of electromagnetic waves in a conductive medium.</p>
    <p>Consider the equations</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (44)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the electric field vector, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        c 
      </mi> 
     </math> is the velocity of the electromagnetic waves, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is the electrical conductivity and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math> is the dielectric constant of the medium. Exactly the same equation holds for the magnetic field vector 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. These equations describe the propagation of electromagnetic waves in a conductive medium and are direct consequence of the Maxwell’s equations in conjunction with the medium’s property equations 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the current density and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math> is the charge density.</p>
    <p>Equations (44) are the system of Euler-Lagrange equations (30) for the functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> defined by Equation (29) with Lagrangian</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The generalized Hamiltonian is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℋ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The evolutionary system (38) is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo> 
            </mo> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   E 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   E 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   E 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   E 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>3) The sine-Gordon equation</p>
    <p>As a third example consider the one-dimensional nonconservative sine-Gordon equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>There is no classical Lagrangian for this equation, because its Frechet derivative is not self-adjoint. But it has a variational description with the generalized variational principle (29), (30), introduced in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref>. It is the Euler-Lagrange Equation (30) for the variational functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> defined by (29) with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℒ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Here 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> are constants, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> represents the velocity of the wave and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        α 
      </mi> 
     </math> is a differentiable function such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and the generalized Hamiltonian is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The evolutionary system (38) is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                cos 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Problem. Carry out the above procedure, for deriving the evolutionary system, to obtain the evolutionary system for the non-linear non-conservative Klein–Gordon equation.</p>
    <p>4) The nonlinear Schrodinger equation with electromagnetic interactions</p>
    <p>As a last example let us consider the nonlinear Schrodinger equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         const 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (45)</p>
    <p>for the wave function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with electromagnetic interaction and losses or gains, where there is summation over 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Here 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the electromagnetic potential, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math> is a real-valued function, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the vector potential. The losses ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)or the gains ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) are represented with the term 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. This equation does not have a variational description via the classical variational principle, because its Frechet derivative is not self-adjoint. Equation (45) has a variational description via the generalized variational principle (29), (30), introduced by Georgieva, Guenther and Bodurov in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-1">
      [1]
     </xref>. The functional 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        z 
      </mi> 
     </math> of the argument functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Ψ 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is defined by the integro-differential equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mi>
                   Ψ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </msup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      Ψ 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    i 
                  </mi> 
                  <mi>
                    Φ 
                  </mi> 
                  <mi>
                    Ψ 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       Ψ 
                     </mi> 
                     <mo>
                       * 
                     </mo> 
                    </msup> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    i 
                  </mi> 
                  <mi>
                    Φ 
                  </mi> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     Ψ 
                   </mi> 
                   <mo>
                     * 
                   </mo> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mi>
                  Ψ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  Ψ 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 Ψ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               Ψ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             Γ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <mi>
               Ψ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (46)</p>
    <p>where the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            Ω 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Γ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Now that we have the generalized Lagrangian 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ℒ 
      </mi> 
     </math> (the integrand in Equation (46)) for the Schrodinger Equation (45), we define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> with</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>-subscript denotes partial differentiation with respect to time. Then 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ℒ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Now we define the generalized Hamiltonian function as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ℋ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <msubsup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mi>
               Φ 
             </mi> 
             <mi>
               Ψ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msubsup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mi>
               Φ 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                Ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               Ψ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           Γ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The evolutionary system is</p>
    <p>
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        <mtd> 
         <msub> 
          <mtext>
            Ψ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               ℋ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   ℋ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msup> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  ℋ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mi>
              ℒ 
            </mi> 
            <msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mtext>
              Ψ 
            </mtext> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ℋ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mtext>
              Ψ 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ℋ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (47)</p>
    <p>The equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> in the system (47) is a linear PDE and is immediately solvable with the method of characteristics!</p>
    <p>In these applications we demonstrated how the generalized Hamiltonian system (38) which this paper introduces can be used to successfully simplify and in many cases solve the otherwise formidable generalized Euler-Lagrange equations (30) for a nonconservative process with several independent variables. Useful references which treat the matters discussed in the present paper are <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-16">
      [16]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.141319-21">
      [21]
     </xref>.</p>
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