Solution 3 to problem e3c2new


Expressions | Parameters | Inequalities | Relevance | Back to problem e3c2new

Expressions

The solution is given through the following expressions:

b22=0


b31=0


b32=0


b33=0


c12=0


c13=0


c22=0


c23=0


c33=0


n1=0


m1=0


m2=0


m3=0


r6=0


r5=0


r4=0


       2                              2              3         3
    a22 *n3*q1 - 2*a22*a33*n3*q1 + a33 *n3*q1 + k1*n3  - k10*n3
r3=--------------------------------------------------------------
                  3        2                2      3
               a22  - 3*a22 *a33 + 3*a22*a33  - a33


       2                              2                 2            2
    a22 *n2*q1 - 2*a22*a33*n2*q1 + a33 *n2*q1 + k1*n2*n3  - k10*n2*n3
r2=--------------------------------------------------------------------
                     3        2                2      3
                  a22  - 3*a22 *a33 + 3*a22*a33  - a33


r1=0


q20=0


q19=0


q17=0


q16=0


q15=0


q14=0


q13=0


q12=0


q11=0


q10=0


q9=0


q8=0


q7=0


    2*k1*n2*n3 - 2*k10*n2*n3
q5=--------------------------
       2                  2
    a22  - 2*a22*a33 + a33


q4=0


       2                        2           2         2
    a22 *q1 - 2*a22*a33*q1 + a33 *q1 + k1*n2  - k10*n2
q3=-----------------------------------------------------
                     2                  2
                  a22  - 2*a22*a33 + a33


q2=0


p56=0


p55=0


p54=0


      k26*n3
p53=-----------
     a22 - a33


      k26*n2
p52=-----------
     a22 - a33


p51=0


p50=0


p49=0


p48=0


p47=0


p46=0


p45=0


p44=0


p43=0


p42=0


      - k23*n3
p41=-----------
     a22 - a33


      - k23*n2
p40=-----------
     a22 - a33


p39=0


p38=0


p37=0


p36=0


p35=0


p34=0


      k26*n3
p33=-----------
     a22 - a33


      k26*n2
p32=-----------
     a22 - a33


p31=0


p30=0


p29=0


p28=0


p27=0


p26=0


      - k23*n3
p25=-----------
     a22 - a33


p24=0


      - k23*n2
p23=-----------
     a22 - a33


p22=0


p21=0


p20=0


      k26*n3
p19=-----------
     a22 - a33


      k26*n2
p18=-----------
     a22 - a33


p17=0


p16=0


p15=0


      - k23*n3
p14=-----------
     a22 - a33


p13=0


      - k23*n2
p12=-----------
     a22 - a33


p11=0


     k10*n2
p9=-----------
    a22 - a33


p8=0


    2*k1*n3 - k10*n3
p7=------------------
       a22 - a33


p6=0


    2*k1*n3 - k10*n3
p5=------------------
       a22 - a33


    2*k1*n2 - k10*n2
p4=------------------
       a22 - a33


p3=0


    2*k1*n2 - k10*n2
p2=------------------
       a22 - a33


p1=0


k125=0


k124=0


k122=0


k121=0


k120=0


k119=0


k118=0


k117=0


k116=0


k115=0


k114=0


k113=0


k112=0


k110=0


k109=0


k108=k26


k107=0


k106=k26


k105=0


k104=0


k103=0


k102=0


k101=0


k100=0


k99=0


k98=0


k97=0


k96=0


k95=0


k94=0


k93=0


k92=0


k91=0


k90=0


k89=0


k88=0


k87=0


k86=0


k85=0


k84=0


k83=0


k82=0


k81=0


k80=k23


k79=0


k78=0


k77=0


k76=0


k75=0


k74=0


k73=0


k72=0


k71=0


k70=0


k69=0


k68=0


k67=0


k66=0


k65=0


k64=0


k63=0


k62=0


k61=0


k60=0


k59=0


k58=k26


k57=0


k56=k26


k55=0


k54=0


k53=0


k52=0


k51=0


k50=0


k49=0


k48=0


k47=0


k46=0


k45=0


k44=k23


k43=0


k42=0


k41=0


k40=0


k38=0


k37=0


k36=0


k35=0


k34=0


k33=0


k32=0


k30=0


k29=0


k28=k26


k27=0


k25=0


k24=0


k22=0


k21=0


k20=0


k19=0


k18=0


k17=0


k16=0


k14=0


k13=0


k12=k10


k11=0


k9=0


k8=0


k7=0


k6=0


k5=k1


k4=0


k3=2*k1


k2=0


Parameters

Apart from the condition that they must not vanish to give a non-trivial solution and a non-singular solution with non-vanishing denominators, the following parameters are free:
 n3, q1, p10, k26, k23, k10, k1, n2, a33, a22

Inequalities

In the following not identically vanishing expressions are shown. Any auxiliary variables g00?? are used to express that at least one of their coefficients must not vanish, e.g. g0019*p4 + g0020*p3 means that either p4 or p3 or both are non-vanishing.
 
{n3,

 a22,

 a22 - a33,

 a33,

 n2,

 k1*w123 + 2*k1*w125 + k1*w127 + k10*w116 + k10*w118 + k23*w048 + k23*w084

  + k23*w105 + k26*w020 + k26*w022 + k26*w070 + k26*w072 + k26*w100 + k26*w102}


Relevance for the application:

The system of equations related to the Hamiltonian HAM:

          2         2         2
HAM=a22*u1  + a22*u2  + a33*u3  + n2*u2 + n3*u3

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

       3   4        3   2   2      3   4        2       4        2       2   2
INT=a22 *u1  + 2*a22 *u1 *u2  + a22 *u2  - 3*a22 *a33*u1  - 6*a22 *a33*u1 *u2

            2       4        2      2           2      3        2      2
     - 3*a22 *a33*u2  + 2*a22 *n2*u1 *u2 + 2*a22 *n2*u2  + 2*a22 *n3*u1 *u3

            2      2               2   4            2   2   2            2   4
     + 2*a22 *n3*u2 *u3 + 3*a22*a33 *u1  + 6*a22*a33 *u1 *u2  + 3*a22*a33 *u2

                      2                     3                  2
     - 4*a22*a33*n2*u1 *u2 - 4*a22*a33*n2*u2  - 4*a22*a33*n3*u1 *u3

                      2            2   2                          3   4
     - 4*a22*a33*n3*u2 *u3 + a22*n2 *u2  + 2*a22*n2*n3*u2*u3 - a33 *u1

            3   2   2      3   4        2      2           2      3
     - 2*a33 *u1 *u2  - a33 *u2  + 2*a33 *n2*u1 *u2 + 2*a33 *n2*u2

            2      2           2      2            2   2
     + 2*a33 *n3*u1 *u3 + 2*a33 *n3*u2 *u3 - a33*n2 *u2  - 2*a33*n2*n3*u2*u3

            2        3
     + n2*n3 *u2 + n3 *u3

        2                2                 2     2 2                     2
   =(a22  + a22*a33 + a33 )*(a22 - a33)*(u1  + u2 )  + (n2*u2 + n3*u3)*n3

                            2     2     2
     + 2*(n2*u2 + n3*u3)*(u1  + u2 )*a33  - (n2*u2 + 2*n3*u3)*a33*n2*u2

                                 2     2          2     2     2
     + (2*(n2*u2 + n3*u3) - 3*(u1  + u2 )*a33)*(u1  + u2 )*a22  + (

                                      2     2 2    2
       (n2*u2 + 2*n3*u3)*n2*u2 + 3*(u1  + u2 ) *a33

                               2     2
        - 4*(n2*u2 + n3*u3)*(u1  + u2 )*a33)*a22



       3   2   2      3   2   2        2       2   2        2       2   2
INT=a22 *u1 *u3  + a22 *u2 *u3  - 3*a22 *a33*u1 *u3  - 3*a22 *a33*u2 *u3

          2      2         2      3      2         2      2      2
     - a22 *n2*u1 *u2 - a22 *n2*u2  + a22 *n2*u2*u3  - a22 *n3*u1 *u3

          2      2               2   2   2            2   2   2
     - a22 *n3*u2 *u3 + 3*a22*a33 *u1 *u3  + 3*a22*a33 *u2 *u3

                      2                     3                     2
     + 2*a22*a33*n2*u1 *u2 + 2*a22*a33*n2*u2  - 2*a22*a33*n2*u2*u3

                      2                     2            2   2
     + 2*a22*a33*n3*u1 *u3 + 2*a22*a33*n3*u2 *u3 - a22*n2 *u2

                              3   2   2      3   2   2      2      2
     - 2*a22*n2*n3*u2*u3 - a33 *u1 *u3  - a33 *u2 *u3  - a33 *n2*u1 *u2

          2      3      2         2      2      2         2      2
     - a33 *n2*u2  + a33 *n2*u2*u3  - a33 *n3*u1 *u3 - a33 *n3*u2 *u3

             2   2                            2        3
     + a33*n2 *u2  + 2*a33*n2*n3*u2*u3 - n2*n3 *u2 - n3 *u3

        2                2                 2     2    2                     2
   =(a22  + a22*a33 + a33 )*(a22 - a33)*(u1  + u2 )*u3  - (n2*u2 + n3*u3)*n3

     + (n2*u2 + 2*n3*u3)*a33*n2*u2

                                 2             2     2            2
     - (((u2 + u3)*(u2 - u3) + u1 )*n2*u2 + (u1  + u2 )*n3*u3)*a33

                                 2                             2     2         2
     - (((u2 + u3)*(u2 - u3) + u1 )*n2*u2 + (3*a33*u3 + n3)*(u1  + u2 )*u3)*a22

                                    2             2     2
     + (2*(((u2 + u3)*(u2 - u3) + u1 )*n2*u2 + (u1  + u2 )*n3*u3)*a33

                                           2     2     2   2
         - ((n2*u2 + 2*n3*u3)*n2*u2 - 3*(u1  + u2 )*a33 *u3 ))*a22



       3      2         3      2         3   3           2          2
INT=a22 *u1*u3 *v1 + a22 *u2*u3 *v2 + a22 *u3 *v3 - 3*a22 *a33*u1*u3 *v1

            2          2           2       3         2
     - 3*a22 *a33*u2*u3 *v2 - 3*a22 *a33*u3 *v3 - a22 *n2*u1*u2*v1

          2      2         2                  2                  2
     - a22 *n2*u2 *v2 - a22 *n2*u2*u3*v3 - a22 *n3*u1*u3*v1 - a22 *n3*u2*u3*v2

          2      2               2      2               2      2
     - a22 *n3*u3 *v3 + 3*a22*a33 *u1*u3 *v1 + 3*a22*a33 *u2*u3 *v2

                2   3                                             2
     + 3*a22*a33 *u3 *v3 + 2*a22*a33*n2*u1*u2*v1 + 2*a22*a33*n2*u2 *v2

     + 2*a22*a33*n2*u2*u3*v3 + 2*a22*a33*n3*u1*u3*v1 + 2*a22*a33*n3*u2*u3*v2

                      2         3      2         3      2         3   3
     + 2*a22*a33*n3*u3 *v3 - a33 *u1*u3 *v1 - a33 *u2*u3 *v2 - a33 *u3 *v3

          2                  2      2         2                  2
     - a33 *n2*u1*u2*v1 - a33 *n2*u2 *v2 - a33 *n2*u2*u3*v3 - a33 *n3*u1*u3*v1

          2                  2      2
     - a33 *n3*u2*u3*v2 - a33 *n3*u3 *v3

                                   2         2                             2
   =(u2*v2 + u3*v3 + u1*v1)*(a22*u3  - a33*u3  - n2*u2 - n3*u3)*(a22 - a33)



       3   2   2      3   2   2      3   2   2      3   2   2      3   2   2
INT=a22 *u1 *v1  + a22 *u1 *v2  + a22 *u1 *v3  + a22 *u2 *v1  + a22 *u2 *v2

          3   2   2        2       2   2        2       2   2
     + a22 *u2 *v3  - 3*a22 *a33*u1 *v1  - 3*a22 *a33*u1 *v2

            2       2   2        2       2   2        2       2   2
     - 3*a22 *a33*u1 *v3  - 3*a22 *a33*u2 *v1  - 3*a22 *a33*u2 *v2

            2       2   2      2         2      2         2      2         2
     - 3*a22 *a33*u2 *v3  + a22 *n2*u2*v1  + a22 *n2*u2*v2  + a22 *n2*u2*v3

          2         2      2         2      2         2            2   2   2
     + a22 *n3*u3*v1  + a22 *n3*u3*v2  + a22 *n3*u3*v3  + 3*a22*a33 *u1 *v1

                2   2   2            2   2   2            2   2   2
     + 3*a22*a33 *u1 *v2  + 3*a22*a33 *u1 *v3  + 3*a22*a33 *u2 *v1

                2   2   2            2   2   2                     2
     + 3*a22*a33 *u2 *v2  + 3*a22*a33 *u2 *v3  - 2*a22*a33*n2*u2*v1

                         2                     2                     2
     - 2*a22*a33*n2*u2*v2  - 2*a22*a33*n2*u2*v3  - 2*a22*a33*n3*u3*v1

                         2                     2      3   2   2      3   2   2
     - 2*a22*a33*n3*u3*v2  - 2*a22*a33*n3*u3*v3  - a33 *u1 *v1  - a33 *u1 *v2

          3   2   2      3   2   2      3   2   2      3   2   2
     - a33 *u1 *v3  - a33 *u2 *v1  - a33 *u2 *v2  - a33 *u2 *v3

          2         2      2         2      2         2      2         2
     + a33 *n2*u2*v1  + a33 *n2*u2*v2  + a33 *n2*u2*v3  + a33 *n3*u3*v1

          2         2      2         2
     + a33 *n3*u3*v2  + a33 *n3*u3*v3

       2     2     2         2         2         2         2
   =(v2  + v3  + v1 )*(a22*u1  + a22*u2  - a33*u1  - a33*u2  + n2*u2 + n3*u3)

                2
    *(a22 - a33)



      3
INT=u3

      3
   =u3



       3   2      3   2        2       2        2       2      2
INT=a22 *u1  + a22 *u2  - 3*a22 *a33*u1  - 3*a22 *a33*u2  + a22 *n2*u2

          2                  2   2            2   2
     + a22 *n3*u3 + 3*a22*a33 *u1  + 3*a22*a33 *u2  - 2*a22*a33*n2*u2

                            3   2      3   2      2            2
     - 2*a22*a33*n3*u3 - a33 *u1  - a33 *u2  + a33 *n2*u2 + a33 *n3*u3

           2         2         2         2                             2
   =(a22*u1  + a22*u2  - a33*u1  - a33*u2  + n2*u2 + n3*u3)*(a22 - a33)





And again in machine readable form:



HAM=a22*u1**2 + a22*u2**2 + a33*u3**2 + n2*u2 + n3*u3$

INT=a22**3*u1**4 + 2*a22**3*u1**2*u2**2 + a22**3*u2**4 - 3*a22**2*a33*u1**4 - 6*
a22**2*a33*u1**2*u2**2 - 3*a22**2*a33*u2**4 + 2*a22**2*n2*u1**2*u2 + 2*a22**2*n2
*u2**3 + 2*a22**2*n3*u1**2*u3 + 2*a22**2*n3*u2**2*u3 + 3*a22*a33**2*u1**4 + 6*
a22*a33**2*u1**2*u2**2 + 3*a22*a33**2*u2**4 - 4*a22*a33*n2*u1**2*u2 - 4*a22*a33*
n2*u2**3 - 4*a22*a33*n3*u1**2*u3 - 4*a22*a33*n3*u2**2*u3 + a22*n2**2*u2**2 + 2*
a22*n2*n3*u2*u3 - a33**3*u1**4 - 2*a33**3*u1**2*u2**2 - a33**3*u2**4 + 2*a33**2*
n2*u1**2*u2 + 2*a33**2*n2*u2**3 + 2*a33**2*n3*u1**2*u3 + 2*a33**2*n3*u2**2*u3 - 
a33*n2**2*u2**2 - 2*a33*n2*n3*u2*u3 + n2*n3**2*u2 + n3**3*u3$

INT=a22**3*u1**2*u3**2 + a22**3*u2**2*u3**2 - 3*a22**2*a33*u1**2*u3**2 - 3*a22**
2*a33*u2**2*u3**2 - a22**2*n2*u1**2*u2 - a22**2*n2*u2**3 + a22**2*n2*u2*u3**2 - 
a22**2*n3*u1**2*u3 - a22**2*n3*u2**2*u3 + 3*a22*a33**2*u1**2*u3**2 + 3*a22*a33**
2*u2**2*u3**2 + 2*a22*a33*n2*u1**2*u2 + 2*a22*a33*n2*u2**3 - 2*a22*a33*n2*u2*u3
**2 + 2*a22*a33*n3*u1**2*u3 + 2*a22*a33*n3*u2**2*u3 - a22*n2**2*u2**2 - 2*a22*n2
*n3*u2*u3 - a33**3*u1**2*u3**2 - a33**3*u2**2*u3**2 - a33**2*n2*u1**2*u2 - a33**
2*n2*u2**3 + a33**2*n2*u2*u3**2 - a33**2*n3*u1**2*u3 - a33**2*n3*u2**2*u3 + a33*
n2**2*u2**2 + 2*a33*n2*n3*u2*u3 - n2*n3**2*u2 - n3**3*u3$

INT=a22**3*u1*u3**2*v1 + a22**3*u2*u3**2*v2 + a22**3*u3**3*v3 - 3*a22**2*a33*u1*
u3**2*v1 - 3*a22**2*a33*u2*u3**2*v2 - 3*a22**2*a33*u3**3*v3 - a22**2*n2*u1*u2*v1
 - a22**2*n2*u2**2*v2 - a22**2*n2*u2*u3*v3 - a22**2*n3*u1*u3*v1 - a22**2*n3*u2*
u3*v2 - a22**2*n3*u3**2*v3 + 3*a22*a33**2*u1*u3**2*v1 + 3*a22*a33**2*u2*u3**2*v2
 + 3*a22*a33**2*u3**3*v3 + 2*a22*a33*n2*u1*u2*v1 + 2*a22*a33*n2*u2**2*v2 + 2*a22
*a33*n2*u2*u3*v3 + 2*a22*a33*n3*u1*u3*v1 + 2*a22*a33*n3*u2*u3*v2 + 2*a22*a33*n3*
u3**2*v3 - a33**3*u1*u3**2*v1 - a33**3*u2*u3**2*v2 - a33**3*u3**3*v3 - a33**2*n2
*u1*u2*v1 - a33**2*n2*u2**2*v2 - a33**2*n2*u2*u3*v3 - a33**2*n3*u1*u3*v1 - a33**
2*n3*u2*u3*v2 - a33**2*n3*u3**2*v3$

INT=a22**3*u1**2*v1**2 + a22**3*u1**2*v2**2 + a22**3*u1**2*v3**2 + a22**3*u2**2*
v1**2 + a22**3*u2**2*v2**2 + a22**3*u2**2*v3**2 - 3*a22**2*a33*u1**2*v1**2 - 3*
a22**2*a33*u1**2*v2**2 - 3*a22**2*a33*u1**2*v3**2 - 3*a22**2*a33*u2**2*v1**2 - 3
*a22**2*a33*u2**2*v2**2 - 3*a22**2*a33*u2**2*v3**2 + a22**2*n2*u2*v1**2 + a22**2
*n2*u2*v2**2 + a22**2*n2*u2*v3**2 + a22**2*n3*u3*v1**2 + a22**2*n3*u3*v2**2 + 
a22**2*n3*u3*v3**2 + 3*a22*a33**2*u1**2*v1**2 + 3*a22*a33**2*u1**2*v2**2 + 3*a22
*a33**2*u1**2*v3**2 + 3*a22*a33**2*u2**2*v1**2 + 3*a22*a33**2*u2**2*v2**2 + 3*
a22*a33**2*u2**2*v3**2 - 2*a22*a33*n2*u2*v1**2 - 2*a22*a33*n2*u2*v2**2 - 2*a22*
a33*n2*u2*v3**2 - 2*a22*a33*n3*u3*v1**2 - 2*a22*a33*n3*u3*v2**2 - 2*a22*a33*n3*
u3*v3**2 - a33**3*u1**2*v1**2 - a33**3*u1**2*v2**2 - a33**3*u1**2*v3**2 - a33**3
*u2**2*v1**2 - a33**3*u2**2*v2**2 - a33**3*u2**2*v3**2 + a33**2*n2*u2*v1**2 + 
a33**2*n2*u2*v2**2 + a33**2*n2*u2*v3**2 + a33**2*n3*u3*v1**2 + a33**2*n3*u3*v2**
2 + a33**2*n3*u3*v3**2$

INT=u3**3$

INT=a22**3*u1**2 + a22**3*u2**2 - 3*a22**2*a33*u1**2 - 3*a22**2*a33*u2**2 + a22
**2*n2*u2 + a22**2*n3*u3 + 3*a22*a33**2*u1**2 + 3*a22*a33**2*u2**2 - 2*a22*a33*
n2*u2 - 2*a22*a33*n3*u3 - a33**3*u1**2 - a33**3*u2**2 + a33**2*n2*u2 + a33**2*n3
*u3$