簡介
二階變分
二階變分是泛函沿任一函式方向的二階微分。
![附屬變分問題](/img/6/6a6/wZwpmLwgTM1MTM0ITN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyUzL3IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/3/c80/wZwpmL0czN4czM5YDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2QzLzIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
n元二次可微數值函式 在穩定點 取極小值的必要條件是黑塞矩陣
![附屬變分問題](/img/2/e8a/wZwpmL2MDM2ETN3UTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1UzL1gzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
半正定,而此黑塞矩陣正定是 f 在穩定點x 取極小值的充分條件,與此類似,為討論泛函的平穩函式取極值的必要條件和充分條件,也需引進泛函的二階變分,以及相應泛函在平穩函式取極值的判別法,對於給定的泛函
![附屬變分問題](/img/8/8e8/wZwpmL3cDN3UTNxIzN0YzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyczLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/5/a19/wZwpmLzATO3IzNyAjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwYzLxMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
如果用 代替泛函 J 的被積表達式中的 y 得J(α),泛函 J 的二階變分相應於J(α) 按α冪的展開式中含α 的那個項的係數,記J的二階變分為δ J,即
![附屬變分問題](/img/5/414/wZwpmL3YTO4kTMycTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3UzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
對於泛函 J(y) 有
![附屬變分問題](/img/1/1fe/wZwpmL1gzN1YzM0EjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxYzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/f/15d/wZwpmLwYTM2AzMwcTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3UzLwAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
其中 或
![附屬變分問題](/img/b/8a1/wZwpmL0UDN0EzM3QTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0UzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/8/2af/wZwpmL3QzNyQTOwATN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwUzLyczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
定義
對於泛函
![附屬變分問題](/img/5/e1a/wZwpmLyAjMzQDO0EjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxYzLxUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/c/a90/wZwpmLxITO3MDM0QzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0czLzAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
其中
![附屬變分問題](/img/1/a3d/wZwpmL1QDM5ETM3EzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxczL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![附屬變分問題](/img/a/b6b/wZwpmL0gjN2YjMwgjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4YzLxMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
它們與泛函ℒ(v)=對應的變分問題稱為附屬變分問題。
變分問題
變分問題(variational problem)是有關求泛函的極大值和極小值的問題。最早研究的重要變分問題有:
1、最速降線問題:給定不在同一鉛垂線上的兩點A和B,求出連結A和B的一條曲線使其具有這樣的性質:當質點受重力作用沿著這條曲線由A下滑至B時所需時間為最少。
2、短程線問題:求曲面φ(x,y,z)=0上所給二點間長度最短的曲線,這條最短曲線稱為短程線或測地線。
3、基本的等周問題:求長為一定的封閉曲線l,使其所圍的面積S為極大。