目录
一、概念
二. 函数接近
1. 零阶接近度
2. 一阶接近度
3. K阶接近度
三、函数间的距离
四、连续泛函
五、线性泛函
六、变分的概念
1. 宗量的变分
2. 泛函的变分
3. 函数的变分
七、泛函变分的计算方法
例题
八、泛函的极值
九、泛函极值定理
一、概念
变分法:是求解泛函极值的一种经典方法。也是解决最优控制的有利工具。
函数:对于变量t在某一变域中得到每一个值,x都有一个值与之相对应,那么变量x称作t的函数。记为:x = x(t), t称为函数的自变量。
泛函:对于某类函数中的每一个函数x(t),变量J都有一个值与之对应,那么变量J称作依赖于函数x(t)的泛函。记为:J = J[x(t)]或简单记为J, x(t)称作泛函的宗量。注意到泛函的定义域是由函数组成,所以泛函可以理解为”函数的函数“。
对于积分型性能指标: 变量t是宗量x(t),u(t)和t的变量。
二. 函数接近
1. 零阶接近度
零阶接近度:当函数x(t)与函数x0(t)之差的绝对值,即:
对于x(t)定义域中的一切t(t1<=t<=t2)都很小时,称函数x(t)与x0(t)具有零阶接近度。
2. 一阶接近度
注意:一阶接近的两个函数必定是零阶接近,反之则不一定成立。
3. K阶接近度
三、函数间的距离
1. 在不同的函数空间中,函数间的距离定义也不同。在函数空间C[a,b](一阶函数空间)即在区间[a,b]上连续的函数的全体构成的函数空间中,通常采用下式定义距离:

(零阶接近度取最大值)
2. 在函数空间CK[a,b]即在区间[a,b]上连续且有连续的K阶导数的函数的全体构成的函数空间中,x(t)与x0(t)的距离可以定义为:

(K阶接近度取最大值)
四、连续泛函
根据所采用的函数之间距离定义的不同,是按式(2.1)还是式(2.2),其对应的泛函分别称为零阶连续泛函或K阶连续泛函。
五、线性泛函
例如下式为线性泛函:
六、变分的概念
变分的概念主要分为三部分
- 宗量的变分
- 泛函的变分
- 函数的变分
1. 宗量的变分
泛函J[x(t)]的宗量x(t)的变分是指同一类函数中的两个函数的差:
2. 泛函的变分
3. 函数的变分
七、泛函变分的计算方法
例题
八、泛函的极值
定义: