变分法基础PDF电子书下载

第1章　预备知识 1

1.1　泰勒公式 1

1.1.1 一元函数的情形 1

1.1.2 多元函数的情形 1

1.2　含参变量的积分 3

1.3　场论基础 5

1.3.1 方向导数及梯度 5

1.3.2 向量场的通量和散度 8

1.3.3 高斯定理与格林公式 10

1.3.4 向量场的环量与旋度 15

1.3.5 斯托克斯定理 18

1.3.6 梯度、散度和旋度表示的统一高斯公式 18

1.4　直角坐标与极坐标的坐标变换 19

1.5　变分法基本引理 22

1.6　求和约定、克罗内克尔符号和排列符号 26

1.7　张量的基本概念 29

1.7.1 直角坐标旋转变换 29

1.7.2 笛卡儿二阶张量 30

1.7.3 笛卡儿张量的代数运算 32

1.7.4 张量的商定律 33

1.7.5 二阶张量的主轴、特征值和不变量 33

1.7.6 笛卡儿张量的微分运算 35

1.8　常用不等式 36

1.9　名家介绍 40

习题1 43

第2章　固定边界的变分问题 45

2.1　古典变分问题举例 45

2.2　变分法的基本概念 47

2.3　最简泛函的变分与极值的必要条件 53

2.4　最简泛函的欧拉方程 62

2.5　欧拉方程的几种特殊类型及其积分 68

2.6　依赖于多个一元函数的变分问题 75

2.7　依赖于高阶导数的变分问题 77

2.8　依赖于多元函数的变分问题 84

2.9　完全泛函的变分问题 93

2.10　欧拉方程的不变性 97

2.11　名家介绍 103

习题2 106

第3章　泛函极值的充分条件 112

3.1　极值曲线场 112

3.2　雅可比条件和雅可比方程 113

3.3　魏尔斯特拉斯函数与魏尔斯特拉斯条件 117

3.4　勒让德条件 120

3.5　泛函极值的充分条件 121

3.5.1 魏尔斯特拉斯充分条件 121

3.5.2 勒让德充分条件 124

3.6　泛函的高阶变分 128

3.7　名家介绍 132

习题3 133

第4章　可动边界的变分问题 135

4.1　最简泛函的变分问题 135

4.2　含有多个函数的泛函的变分问题 146

4.3　含有高阶导数的泛函的变分问题 153

4.3.1 泛函含有一个未知函数二阶导数的情形 153

4.3.2 泛函含有一个未知函数多阶导数的情形 156

4.3.3　泛函含有多个未知函数多阶导数的情形 160

4.4　含有多元函数的泛函的变分问题 163

4.5　具有尖点的极值曲线 168

4.6　单侧变分问题 173

4.7　名家介绍 178

习题4 179

第5章　条件极值的变分问题 181

5.1　完整约束的变分问题 181

5.2　微分约束的变分问题 185

5.3　等周问题 188

5.4　混合型泛函的极值问题 196

5.4.1 简单混合型泛函的极值问题 196

5.4.2 二维、三维和n维问题的欧拉方程 199

5.5　名家介绍 201

习题5 202

第6章　参数形式的变分问题 204

6.1　曲线的参数形式及齐次条件 204

6.2　参数形式的等周问题和测地线 205

6.3　可动边界参数形式泛函的极值 211

习题6 213

第7章　变分原理 215

7.1　集合与映射 215

7.2　集合与空间 218

7.3　标准正交系与傅里叶级数 225

7.4　算子与泛函 227

7.5　泛函的导数 234

7.6　算子方程的变分原理 236

7.7　与自共轭常微分方程边值问题等价的变分问题 238

7.8　与自共轭偏微分方程边值问题等价的变分问题 243

7.9　弗里德里希斯不等式和庞加莱不等式 248

7.10　名家介绍 253

习题7 256

第8章　变分问题的直接方法 258

8.1　极小（极大）化序列 258

8.2　欧拉有限差分法 260

8.3　里茨法 262

8.4　坎托罗维奇法 266

8.5　伽辽金法 267

8.6　最小二乘法 277

8.7　算子方程的特征值和特征函数 277

8.8　名家介绍 287

习题8 288

第9章　力学中的变分原理及其应用 291

9.1　力学的基本概念 291

9.1.1 力学系统 291

9.1.2 约束及其分类 292

9.1.3 实位移与虚位移 292

9.1.4 应变与位移的关系 293

9.1.5 功与能 293

9.2　虚位移原理 298

9.2.1 质点系的虚位移原理 298

9.2.2 弹性体的广义虚位移原理 299

9.2.3 弹性体的虚位移原理 301

9.3　最小势能原理 304

9.4　余虚功原理 307

9.5　最小余能原理 310

9.6　哈密顿原理及其应用 311

9.6.1 质点系的哈密顿原理 311

9.6.2 弹性体的哈密顿原理 321

9.7　赫林格—赖斯纳广义变分原理 328

9.8　胡海昌—鹫津久一郎广义变分原理 330

9.9　莫培督—拉格朗日最小作用量原理 333

9.10　名家介绍 336

习题9 337

附录1 习题全解 341

第1章　预备知识习题解 341

第2章　固定边界的变分问题习题解 345

第3章　泛函极值的充分条件习题解 369

第4章　可动边界的变分问题习题解 380

第5章　条件极值的变分问题习题解 394

第6章　参数形式的变分问题习题解 407

第7章　变分原理习题解 413

第8章　变分问题的直接方法习题解 420

第9章　力学中的变分原理及其应用习题解 441

附录2 索引 455

参考文献 471