<<
>>

1.4.2. Определение. Вектор-функция , удовлетворяющая системе уравнений Эйлера-Пуассона, называется экстремалью функционала .

В случае функционала от одной функции экстремалью является одна числовая функция числовой переменной.

Замечание.

Уравнения Эйлера-Пуассона в случае, когда функционал содержит только производные первого порядка, называют уравнениями Эйлера.

1.4.3. Пример.

Среди гладких линий, соединяющих данные точки и , найти ту, которая при вращении вокруг оси образует поверхность наименьшей площади.

? Площадь поверхности вращения равна

Имеем простейшую вариационную задачу в пространстве

Множитель не влияет на наличие экстремума, поэтому будем считать, что интегрант . Составим уравнение Эйлера:

Уравнение не содержит . С помощью замены переменной находим общее решение

.

Покажем, что если , то . В самом деле,

Поэтому Мы нашли семейство экстремалей, зависящее от двух параметров и .

Для нахождения конкретных значений постоянных и используем краевые условия:

.

Это – система трансцендентных уравнений с неизвестными и (решается только численным методом, т.е. приближенно).

Экстремаль есть цепная линия (на рисунке – штриховая линия). Она получена из простейшей цепной линии сжатием-растяжением и сдвигом (свободно провисающая бельевая веревка имеет форму цепной линии).■

1.4.4. Пример.

? Составляем систему уравнений Эйлера-Пуассона для

Общее решение:

.

Используем краевые условия:

Имеется единственная экстремаль . ■

<< | >>
Источник: ЭЛЕМЕНТЫ ВАРИАЦИОННОГО ИСЧИСЛЕНИЯ И ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ (Учебное пособие). 2003

Еще по теме 1.4.2. Определение. Вектор-функция , удовлетворяющая системе уравнений Эйлера-Пуассона, называется экстремалью функционала .: