国际标准刊号:ISSN 1002-6487
国内统一刊号:CN 42-1009
摘 要:
一、引言
最速降线(Brachistochrone,它是希腊语“最短”brochistos和“时间”chronos两个词的合成)问题(以下简称BC问题)的研究起源于1630年。伯努利、雅可比、莱布尼兹、牛顿、洛必达、拉格朗日、欧拉等众多著名的数学家和物理学家,分别从不同角度、以不同的方法,对BC问题相关的问题进行了一系列的研究。欧拉于1744年最先给出了这类问题的普遍解法,最终创立了艰深而且精辟的古典变分法这一新的数学分支,奠定了当代最优化的基础。表面上看来,BC问题好象只是简单的初等最优路径有关的力学问题,但它的解法与当前诸如现代控制工程中的最优控制、经济管理中的资源配置等许多动态系统的最优化问题的求解息息相关。[第一段]
设有一个质量为In的小球,从A点沿某曲线C滚到B点.现以A点为坐标原点,水平线为X轴,建立平面直角坐标系.设小球沿曲线C从A(0,0)点滚至S(x Y)点,且假定曲线C的方程为Y (x)。根据能量守恒定理不难求得小球从A点滚至B点所花时间t为:t:r !±( 圣墨):d 0 V2m, 因此可将最速降线问题写成如下的数学规划:簪ts.t y(0)=0,y(x1)=y1 (1b) 法在制模型中的应用Y 图l X 以上模型可称为固定边界极值问题,这里固定边界是指A与B两点边界固定。如果将这个Bc问题进一步推广,则得一般的两点固定边界极值问题的数学模型:min,= y(x)’)dx(2a) 【s.t y(xo)=yc,y(x1)=y1 (2b) 式(2)固定边界的极值问题,依据多元函数全微分公式以及多元函数的泰勒展式,可化为与之等价的欧拉方程:』3y-lddx = dx(3a) { \a 厂【y(xo)=yo,y(x】):y J (3b) 特别地,当函数F......