1. 求泛函的极大值和极小值问题称为变分问题,求泛函极值的方法称为变分法。
2. 泛函的定义
1) 如果对于一个函数x(t),有一个J值与之对应,则变量J称为依赖于函数x(t)的泛函数,即泛函,记作
J=J[x(t)]
泛函为标量,其值由函数的选取而定。
3. 泛函的变分
若连续泛函J[x(t)]的增量可以表示为
ΔJ=J[x(t)+δx(t)]−J[x(t)]=L[x(t),δx(t)]+r[x(t),δx(t)],
其中L[x(t),δx(t)]是泛函增量的线性主部,它是δx(t)的线性连续泛函,称为泛函的变分(微分),记为
δJ=L[x(t),δx(t)]
4. 泛函的极值
可微泛函J[x(t)]在x0(t)上达到极大(小)值,则在x=x0(t)上有 δJ=0,即变分为0.
5. Jensen不等式(Jensen’s inequality):
f(∑i=1Mλixi)≤∑i=1Mλif(xi) ,其中,对于任意点集{xi},都有λi≥0且∑iλi=1,凸函数(convex function)满足Jensen不等式。
对于连续变量,Jensen不等式的形式为:
f(∫xp(x)dx)≤∫f(x)p(x)dx.
下一阶段准备进行利用变分法求极值问题。