умови трансверсальності

У практиці зустрічаються завдання визначення екстремуму функціоналів, коли кінці варійованих кривих фіксовані, вільні, або належать деякому різноманіттю. У цих граничних точках повинні бути встановлені таким чином звані умови трансверсальності.

Умови трансверсальності для фіксованого інтервалу T:

необхідно досліджувати разом з граничними значеннями для x (t), які можуть бути фіксованими або вільними (рис. 1).

умови трансверсальності

умови трансверсальності

Мал. 1.2.1 Допустимі функції x (t) в залежності від граничних умов

Якщо граничне значення х (tгр) задано (де tгр = 0 або T), то варіація повинна бути дорівнює нулю і на значення похідної ніяких обмежень не накладається.

Якщо граничне значення х (tгр) вільно, то варіація може бути довільною, отже, повинна бути дорівнює нулю [2].

Розглянемо різні завдання для фіксованого інтервалу оптимізації Т.

1. Початкове х (0) і кінцеве х (Т) значення вихідної величини задані (завдання з закріпленими граничними точками, рис. 1.2.1, а).

У цьому завданні всі можливі криві x (t), серед яких шукається екстремали x * (t), повинні починатися і закінчуватися в заданих точках. Варіації (0) і (Т) дорівнюють нулю і на значення похідної заходи помилки на кордонах інтервалу ніяких обмежень не накладається. Постійні інтегрування C1, С2 перебувають з граничних умов для х (0), х (Т) і умови трансверсальності не використовуються.

2. Початкове х (0) значення вихідної величини фіксоване, а кінцеве х (Т) - вільно (завдання з рухомою правої кордоном, рис .12.1, б).

Так як х (Т) може приймати довільні значення, то варіація (Т) також може бути будь-який, отже, умова трансверсальності буде виконано тільки при рівності нулю похідної

Таким чином, два граничних умови х (0) і дозволяють знайти значення постійних інтегрування C1, С2.

Аналогічно визначаються граничні умови в задачі з незакріпленої початковою точкою х (0) і фіксованою кінцевої х (Т) (задача з рухомою лівої кордоном, рис. 1.2.1, в).

На лівій межі варіація (0) може бути будь-який, тоді. З цієї умови і граничного значення х (Т) знаходяться постійні інтегрування.

4. Початкове x (0) і кінцеве х (Т) значення вихідної величини вільні (завдання з незакріпленими граничними точками, рис. 12.1, г).

Так як варіації (0) і (Т) можуть бути будь-якими, то з умов трансверсальності слід, що на кордонах повинна звертатися в нуль похідна заходи помилки

Звідси визначаються постійні інтегрування С1 і С2.

Нехай дано наступний функціонал

де: функція характеризує стан системи в момент t = T.

Схожі статті