Обыкновенные дифференциальные уравнения
Об эффективных условиях разрешимости вариационных задач
Н. В. Азбелев,
Е. И. Бравый,
С. А. Гусаренко Пермский политехнический институт
Аннотация:
Рассматривается задача минимизации функционалов вида
$J(x)=\int_a^bf(t,(T_1x)(t),\dots,(T_mx)(t))\,dt$ с ограничением
$rx=\alpha$, где
$r=(r^1,\dots,r^n)$ – линейный вектор-функционал,
$T_i$ – линейные операторы. Метод исследования основан на редукции этой задачи к задаче минимизации вспомогательного функционала в пространстве функций с суммируемым квадратом
$\mathbf L_2$. Для этой задачи применимы обобщенные теоремы Ферма и Вейерштрасса и в явном виде записывается аналог уравнения Эйлера – функционально-дифференциальное уравнение
$N(x)=0$. Основной результат состоит в том, что функция
$x_0$ доставляет минимум функционалу
$J$ с ограничением
$rx=\alpha$, если она удовлетворяет краевой задаче
$N(x)=0$,
$rx=\alpha$, и сильно положительно определен линейный оператор
$H_{x_0}\colon\mathbf L_2\to\mathbf L_2$, который также вычисляется в явном виде. В случае разрешимости краевой задачи
$N(x)=0$,
$rx=\alpha$ устанавливается факт существования и единственности минимума функционала на некотором выпуклом и замкнутом множестве. Для широкого класса задач сформулированы проверяемые достаточные условия существования минимума. Приводятся примеры.
Библиогр. 8 назв.
УДК:
517.972.4 Поступила в редакцию: 28.10.2002