Il problema della brachistocrona

Uno dei problemi più celebri del calcolo delle variazioni è quello di determinare la curva congiungente 2 punti A e B assegnati (con il punto A posto a una quota superiore rispetto a B) e lungo la quale un punto materiale (possiamo anche immaginare un carrello) lasciato cadere (da fermo, sotto l'effetto di un campo gravitazionale e senza presenza di attrito) dal punto A raggiunga B nel minor tempo possibile.

Questo problema di determinare la suddetta curva (immaginabile come uno scivolo) viene chiamato problema della brachistocrona (dal greco bráchistos, superlativo di brachýs, "breve", e chrónos, "tempo"), letteralmente "curva del tempo più corto".
Abbiamo già introdotto i rudimenti del calcolo delle variazioni qui.
Ricordiamo che trattasi di un campo dell'analisi matematica, il quale si occupa di trovare fra tutte le curve che soddisfano una determinata proprietà quella (o quelle) che minimizzano un certo criterio(ad esempio la lunghezza, il tempo o altre espressioni maggiormente complicate dipendenti dalla curva).
Il calcolo delle variazioni nacque proprio nel 1697 quando Johann Bernoulli (1667-1748) riuscì a risolvere il problema della brachistocrona, su cui si interrogava già Galileo nel 1638 nei Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attinenti alla meccanica e ai moti locali.
Tale branca venne sviluppata nell'arco di pochi decenni tanto che nel 1744 Eulero aveva già pubblicato il trattato Methodus inveniendi lineas curvas maximi minimive proprietate gaudentes.
Successivamente, nel 1755, un giovane diciannovenne gli inviò un'epistola nella quale esponeva un metodo superiore al suo.
Si trattava di Joseph-Louis Lagrange, grande matematico (italiano) a cui abbiamo dedicato un post visualizzabile cliccando qui. 
Eulero, con un gesto tipico della sua personalità, rinviò la pubblicazione dei propri lavori in materia al fine di lasciare al giovane il primato di questo metodo, che battezzerà "calcolo delle variazioni".
Questi 2 straordinari matematici continuarono negli anni successivi ad occuparsene e a svilupparlo: Lagrange negli articoli pubblicati tra il 1758 e il 1761 negli "Atti" dell'Accademia delle Scienze di Torino, ed Eulero nella memoria datata 1766 dal titolo Elementa calculi variationum.
Ma veniamo al nocciolo della questione: come si risolve il problema?
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