Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Задача с подвижной границей. Условия трансверсальности




Пусть функция имеет непрерывные частные производные по всем переменным до второго порядка включительно. Поставим часто встречающуюся задачу найти среди функций , имеющих на отрезке непрерывную производную и удовлетворяющих условию

такую, которая является точкой слабого экстремума функционала

При этом на величину либо не накладывается никаких ограничений (задача с незакреплённым концом), либо требуется, чтобы выполнялось неравенство где заданная величина.

Уравнение Эйлера является необходимым условием и для рассматриваемых задач. Действительно, если удалось найти решение какой-то из них и положить ,

то эта функция даёт решение задачи с условиями и, следовательно, для неё выполняется уравнение Эйлера.

Предположим, что удалось найти общее решение уравнения Эйлера, зависящее от двух произвольных постоянных. Условие даёт одно уравнение. Второе уравнение получаем из следующих условий трансверсальности.

Для задачи, в которой на величину не накладывается никаких ограничений, это условие имеет вид

при . (30)

Для задачи с условием это условие имеет вид

при и при , если выполнено неравенство .

Примечание. В случае задачи с условием меняем знаки во всех соответствующих неравенствах.

Рассмотрим пример.

Задача. В двух случаях найти

при условии

В первом случае конец не закреплён. Во втором случае выполнено неравенство .

Уравнение Эйлера принимает вид

-x=0

и его общее решение имеет вид

.

Условие даёт уравнение , так что общее решение принимает вид

. (31)

Из (31) находим

. (32)

Так как , в первом случае условие трансверсальности даёт , откуда, ввиду (32), находим

=0,

и

Так как )= выпуклая вверх по совокупности переменных функция, задача решена.

Во втором случае из условия получаем

или

. (33)

Если бы выполнялось неравенство , то должно выполняться равенство , из которого вытекает, что

.

Это неравенство противоречит неравенству (33). Следовательно, и

.

При этом и поэтому единственным возможным решением является

Так как )= выпуклая вверх по совокупности переменных функция, и эта задача решена.

Задача. Найти решение задачи с незакреплённым концом:

Решение. Уравнение Эйлера для этой задачи:

=0.

Его общее решение имеет вид

,

где . Условие даёт откуда

Из условия трансверсальности находим , т.е.

=0,

откуда

и

 

Так как )= выпуклая вниз по совокупности переменных функция, задача решена.

Замечание. Рассмотренная задача связана с математической моделью макроэкономической задачи планирования экономики.

Замечание. Также следует отметить, что в курсах вариационного исчисления задача с подвижными границами обычно рассматривается в более общей постановке. Требуется, чтобы концы гладких кривых лежали на двух заданных линиях . Условия трансверсальности при этом имеют вид

 

.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-12-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1337 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Начинайте делать все, что вы можете сделать – и даже то, о чем можете хотя бы мечтать. В смелости гений, сила и магия. © Иоганн Вольфганг Гете
==> читать все изречения...

2312 - | 2095 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.