歐拉-拉格朗日方程 The Euler-Lagrange Equation


在 paper: Bounded Biharmonic Weights for Real-Time Deformation 中第一次接觸到 Euler-Lagrange 方程,簡單記錄一下。

泛函的定義

定義一: 泛函(functional)通常是指定義域為函數集,而值域為實數或者復數的映射。換而言之,泛函是從由函數組成的一個向量空間到標量域的映射。

定義二: 設 \(\boldsymbol{C}\) 是函數(形式)的集合,\(\boldsymbol{B}\) 是實數集合;如果對 \(\boldsymbol{C}\) 中的任一個元素 \(y(x)\),在 \(\boldsymbol{B}\) 中都有一個元素 \(\boldsymbol{J}\) 與之對應,則稱 \(\boldsymbol{J}\)\(y(x)\) 的泛函,記為 \(\boldsymbol{J}[y(x)]\)

  • 泛函是函數的函數,以函數為自變量,而非普通變量

  • 最短路徑: \(\boldsymbol{L} = \boldsymbol{L}[y(x)]\)

    \(J[y(x)] = \int_a^b \sqrt{1 + y'^{2}} dx\)

  • 最簡泛函: 滿足以下關系的泛函稱為最簡泛函

    \(J[y(x)] = \int_a^b F(x, y, y') dx\)
    其中,\(F(x, y, y')\) 被稱為核函數。

注:算子是一個函數到另一個函數的映射,它是從向量空間到向量空間的映射;泛函是從向量空間到數域的映射;函數是從數域到數域的映射。

最短路徑問題

參考:
「泛函」究竟是什么意思? - 清雅白鹿記的回答 - 知乎
泛函和變分法


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