實變泛函……積分……不一樣的理解

實變泛函和普通函數的區別,以及其定義這裏不贅述,很多大神們都講解過,這篇文章主要針對,聽大家講解完還比較懵懂的……確實是這樣的,二郎最開始學的時候也是這樣,看知乎和博客覺得大家講的很對,然而,二郎卻理解不了。

首先,我們先研究一個曲線的表達,曲線的長度如何表達?
在這裏插入圖片描述
這是什麼公式?似曾相識,卻又叫不出名字。
這個公式是求曲線長度的,如何理解?
1→隨着x的變化,曲線在x方向的變化
dy/dx→隨着x的變化,曲線在y方向的變化
dz/dx→隨着x的變化,曲線在z方向的變化
三個變化合成一個方向的變化,我們就求得了隨着x的變化,曲線的總變化。
這裏涉及微分和積分的概念,比較簡單的理解方式是
微分:自變量變一點(dx),其他方向也要變一點(dy/dx)。如果比不是搞數學的只是希望應用,這樣就足夠了,用變一點表達代替那些什麼極小值,無窮小表達,這樣會更直觀一些。
積分:只是一個簡單的加法,把每一點的變化加起來,就是總變化。

上面方程可以看出我的輸出爲曲線的長度,輸入爲兩個函數y(x)和z(x),我們需要解決的問題爲改變y(x)和z(x),找到曲線最短的函數。
同時已經給出了端點
在這裏插入圖片描述
這裏可能會問了,y(x)和z(x)方向的變化全爲0不就曲線最短了麼?是呀這樣問題就非常簡單了,但是多數問題會給出y(x)和z(x)兩個函數的限制。

再來看一道題
在這裏插入圖片描述
上述公式也表示爲曲線長度,這裏的曲線爲一封閉曲線,所以自變量再用x或者y之類的參數就失去了意義,所以這裏直接用曲線的不同位置s作爲自變量,s0是曲線的起點,s1是曲線的終點,雖然兩點位置相同,但是定義不同。
我們知道一個閉合曲線的公式後,我們可以用格林公式求面積(這裏不討論這一部分,因爲展開會涉及比較多的公式)
在這裏插入圖片描述
現在我們的變分問題就有了,曲線長度固定,什麼樣的形狀(x(s),y(s)),圍成面積最大。

這裏就是我們的變分問題,先寫到這裏,知道一點就好了。
泛函的首尾段固定,求最優的函數使結果滿足要求。
(積分上下限不變,通過積分內部的函數改變,得到最優結果。這個函數改變的過程以及我們最終獲得的函數,都來自於變分求解(本篇博客後續會加入如何簡單理解變分求解))

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章