Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Минимум.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
27.09.2019
Размер:
2.24 Mб
Скачать

IV Варианты исчисления

  1. Озви ом

Вариации h, вариация I(ξ,h)

Необходимые условия оптимальности в терминах вариации.

Пусть дана некоторая допустимая кривая , тогда функция называется вариацией этой допустимой кривой, если снова является допустимой, то есть .

Удобно вариацию представлять в виде: , где – описывает форму вариации, а множитель её величину. Аналог в конечномерном программировании: .

Ясно, что при , поэтому функцию также называют вариацией допустимой кривой.

Из определения допустимых кривых вытекает, что некоторая функция будет вариацией тогда и только тогда, когда

1) ;

2) .

То есть вариация имеет вид:

Обозначим через . Для нашей задачи ясно, что некоторая вариация подходит сразу для всех допустимых кривых.

Вариация называется тривиальной, так как она оставляет любую допустимую кривую на месте. Вариация – основной инструмент исследования основной задачи вариационного исчисления.

Определение. Зафиксируем некоторую допустимую кривую и вариацию , тогда если допустимо разложение

, то коэффициент при называется первой вариацией функционала, а коэффициент при второй вариацией функционала.

Получим для основной задачи вариационного исчисления вид 1-ой и 2-ой вариации. Из теории разложения функции в ряд вытекает, что 1-ой вариации функционала вид:

Из соотношения (2) видно, что если зафиксировано , то первая вариация представляет из себя некоторое число. Из теории разложения функции в ряд следует, что 2-ая вариация функционала имеет вид: Видно, что 2-ая вариация представляет из себя некоторое число при фиксированных .

      1. Необходимое условие оптимальности в терминах вариации

Теорема 1. Пусть – слабая минималь основной задачи вариационного исчисления, тогда:

1) ;

2) .

Доказательство. 1) Пусть – слабая минималь, предполагаем противное: , тогда из разложения получаем: где предполагаем, что -малое и противоположного знака знаку числа . При достаточно малом . Тогда это неравенство противоречит, что – слабая минималь.

2) Пусть – слабая минималь, предполагаем противное, что существует такая, что . Из разложения имеем:

для достаточно малого , то есть – противоречит, что – слабая минималь.

Ч.т.д.

В частности, условие стационарности из теоремы 1 можно записать в явном виде: если – слабая минималь, то

(4)

  1. Условие Эйлера, его применение +лаб.раб.№6 (часть 2)

Теорема 2(условие Эйлера). Если – слабая миниамаль основной задачи вариационного исчисления, то она необходимо всюду на [a,b] должна удовлетворять уравнению

(уравнение Эйлера) (6)

(то есть при подстановке в уравнение (6) должна обращать его в верное тождество на [a,b]).

Доказательство. Пусть – слабая миниамаль, тогда по теореме 1 выполняется условие стационарности, то есть выполняется равенство (4). Второе слагаемое в (4) проинтегрируем по частям:

.

Полученное подставим в (4), в результате получим:

.

Поскольку в квадратных скобках стоит непрерывная функция , то используя лемму Лагранжа, приходим к тождеству:

.

Ч.т.д.

Теорема 3 (Интегральное условие Эйлера). Пусть – слабая минималь ОЗВИ, тогда всюду на [a,b], она удовлетворяет уравнению:

(10)