В задаче о брахистохроне сразу ограничение: начальная и конечная точки не лежат на одной вертикали. Но можно перейти к пределу при приближении к оной. И да, всё путающего трения там нет, сплошное скольжение.
В параметрическом виде брахистохрона выглядит:

Граничные условия:

Пусть x передвигается из

в

Заменяем синус двойного

на произведение синуса и косинуса

одинарного.
Разлагаем тригонометрию в ряд Тейлора. Ввиду малости

ограничиваемся двумя его членами. После выкладок получаем:
