變分法及其應用：物理、力學、工程中的經典建模 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2025

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內容簡介

　　變分法是研究泛函極值問題的一門科學，是古典數學的一個分支。
　　《變分法及其應用：物理、力學、工程中的經典建模》共分六章。第一章介紹泛函分析的一些基本概念和符號；第二章、第三章提齣四個古典的變分模型，討論泛函取得極值的必要條件、各種形式的歐拉方程、條件變分、一階變分的一般形式、自然邊界條件、變動邊界與橫截條件；第四章介紹物理學、力學中的變分原理，二次泛函極小與特徵值的關係，正定算子的極小泛函；第五章介紹變分學中的直接方法；第六章介紹極值的充分條件。
　　《變分法及其應用：物理、力學、工程中的經典建模》可作為應用數學、應用物理及應用力學等專業本科生、研究生的教材，也可作為科技工作者的參考書。

內頁插圖

目錄

第一章 預備知識
§1.1 n維嚮量與無窮維嚮量
§1.2 函數空間
§1.3 映射、泛函與泛函極值的概念

第二章 極值的必要條件——歐拉方程
§2.1 經典的變分問題
§2.2 歐拉方程
§2.3 歐拉方程的積分法與退化情形
§2.4 變分的概念及其運算
§2.5 含有多個函數的情形
§2.6 含有高階導數的情形
§2.7 兩個以上的獨立變量的情形
§2.8 參數錶示式
§2.9 歐拉方程的不變性

第三章 條件變分與變動邊界問題
§3.1 等周問題
§3.2 短程綫問題
§3.3 微分方程作為附加條件
§3.4 自由邊界和自然邊界條件
§3.5 -階變分的一般形式
§3.6 變動邊界問題與橫截條件
§3.7 隱泛函取得極值的必要條件
§3.8 標槍投擲的數學模型

第四章 物理學、力學中的變分原理和數學物理中的微分方程
§4.1 費馬原理
§4.2 哈密頓原理
§4.3 正則方程及其雅可比——哈密頓方程
§4.4 最小勢能原理s
§4.5 二次泛函的極小問題及其與特徵值問題的關係
§4.6 正定算子的極小泛函
§4.7 泛函的極值與微分方程

第五章 變分學中的直接方法
§5.1 裏茨方法
§5.2 伽遼金方法
§5.3 化為常微分方程的解法——半解析法
§5.4 有限元方法簡介

第六章 極值的充分條件
§6.1 極值問題的分類
§6.2 魏爾斯特拉斯函數與勒讓德條件
§6.3 雅可比條件與共軛點
§6.4 極值麯綫場與極值麯綫的嵌入概念
§6.5 希爾伯特積分及充分性定理

附錄 關於轉子強度的半解析計算法
部分習題答案
參考文獻

前言/序言

　　20世紀80年代，我開始在西安交通大學給應用數學、應用力學、應用物理專業的學生講授變分法。與之同時，蕭樹鐵教授在全國高校推廣數學建模。是蕭先生帶我走上數模之路，以後我也把數學建模作為學習、教學與研究的方嚮。1986年，我在西安交通大學籌辦瞭“第二期全國數模教師培訓班”；1988年，在南華大學籌辦瞭“全國數學模型教學經驗交流會”；1991年8月，又在張傢界籌辦瞭“全國數學建模學術會議”。2011年12月22日，我作為特邀代錶，齣席瞭在北京人民大會堂召開的“全國大學生數學建模競賽20周年慶典暨2011‘高教社杯’頒奬儀式”，遂激勵我把在高校教書到70歲的心得寫書成冊。
　　在經濟建設中，常常會遇到這樣一類問題，在一定條件下，怎樣設計製造産品，使其用料最省，或成本最低，或投資最小等。在自然現象中，也存在著許多極值規律。例如，光在通過介質的光路時，使其所需時間最小（費馬原理）；物體在它所容許的位置中，將自然地處於使其勢能為最小的位置（最小勢能原理）等。這些都是極值問題。極值問題的研究十分重要，它一直是推動數學、物理、力學發展的主要動力。
　　變分法是研究極值的重要理論與方法，然而它的研究對象與微分學不一樣，變分法是研究泛函的極值。
　　在自然科學中，變分法的應用極為廣泛。一方麵，它常用來推導描述自然現象的控製微分方程；另一方麵，物理、力學中的多種變分原理的發展，使變分原理本身已成為某些學科理論的組成部分。值得指齣的是變分法在計算方法中的應用。20世紀開創的變分法的直接方法有裏茨方法與伽遼金方法等，到1943年由柯朗創立、50年代首先由建築結構工程師使用的有限元方法，已成為重要的計算方法，而有限元的數學基礎是變分法。
　　本書共分六章。第一章簡單介紹泛函分析的基本概念；第二、三章介紹變分法的四個經典模型及基本理論、各種形式的歐拉方程、條件變分、一階變分的一般形式、自然邊界條件、變動邊界與橫截條件；第四章介紹費馬原理、哈密頓原理、最小勢能原理、二次泛函的極小與特徵值問題的關係、正定算子的極小泛函：第五章介紹變分法的直接方法：裏茨方法、伽遼金方法、半解析方法；第六章介紹變分法極值的充分條件。全書各章配有習題，並附有參考答案。

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