1.6.5. Пример (Задача Дидоны).
В IX веке до н.э. финикийская царевна Дидона со своими спутниками, спасаясь от преследования тирской знати, бежала из города Тира и высадилась на африканском берегу Средиземного моря.
Решив поселиться здесь, Дидона упросила местных жителей отдать в ее распоряжение участок земли, который можно охватить шкурой быка. Простодушный правитель тех мест не понял подвоха и согласился отдать участок земли, который по его разумению, должен был по площади быть равным площади расправленной шкуры быка. Дидона же разрезала шкуру быка на тонкие полоски, связала их в длинный ремень и ограничила им довольно значительную территорию на берегу моря. Так был заложен город Карфаген (который впоследствии был разрушен римлянами).Задача, которую поставила Дидона, может быть сформулирована следующим образом. Найти такую гладкую кривую в верхней полуплоскости, проходящую через точки и и имеющую данную длину , которая охватывала бы вместе с отрезком максимальную площадь:
. Функция Лагранжа . |
Уравнение Эйлера
Экстремалями являются окружности. Из краевых условий находим:
, , и уравнение окружности имеет вид .
Выразив отсюда , вычислив и приравняв результат к , получим одно уравнение с неизвестным (получается трансцендентное уравнение, которое можно решить только приближенно). Вычислив , получим уравнение конкретной |
окружности. Так как по смыслу задачи максимум есть, а экстремаль только одна, то дуга найденной окружности и будет точкой максимума.
1.6.6. Пример.
.
? .
1) Уравнения Эйлера:
2) Определим и :
, откуда
,
,откуда .
3) Решение уравнений Эйлера:
4) Найдем постоянные
Экстремаль: . ■