為什麼變分法的教材這麼少?還有變分處理的不是泛函麼?為什麼泛函的教材一點都不涉及這個?

時間 2021-05-10 09:53:46

1樓:Matrix

單純講變分法,很少。至少在物理領域。

在物理上,變分法類似於留數定理,是一種計算技術,不求其內在本質,只要算出來就OK了。

在經典力學裡有個最小作用量原理,用到變分法計算。

在量子力學裡,求波函式的近似,用到變分法。

會算就可以了,至於其本質是泛函分析還是實變函式,交給純數學的人研究。

2樓:

我再補充乙個小remark:現在的義大利變分法學派有個獨到的觀察——一些情形下,變分法的regularity theory可以直接通過變分結構發展,完全不用到相應的Euler--Lagrange equations。

這個paradigm的開拓者Giaquinta與Hildebrandt一起寫過一本教材,很有參考價值。不過裡面的regularity theory都是interior的,沒有boundary的。

說變分法過時肯定是不準確的。很多古老的問題到現在沒有完全地解決,包括極小曲面的plateau問題,包括(stable) harmonic map的singular set的dimension與characterisation的問題。

3樓:Rookie.Yao

最近也在學習變分法,我覺得老大中的變分法不錯,第一章有很多預備知識,也很容易理解,比如數學分析中的極值問題,二元函式的一些性質,高斯公式、斯托克斯公式的統一形式,一些變分引理等。

相比之下,上課用的教材,卻是很難讀懂,見下圖前面沒有預備知識,直奔主題,很多符號都沒理解啥意思,老師上課的時候也只是提一下。

感覺又要抄書了呢╭(╯ε╰)╮

4樓:不連續的存在

一般數學系泛函分析教材主要講的是Hillbert

空間,Banach空間及有界運算元,如果講的快可能涉及一些在PDE的應用(學校教材是張恭慶的泛函分析講義上冊,我自己看的是Reed和Simon的泛函分析)。數學系學泛函很大程度上是為了後面的現代的PDE做一些準備,可能不太會強調制分法。我自己學了一點有關於變分的知識還是在黎曼幾何裡學的。

關於變分教材我知道張恭慶寫過一本《變分法》(現代數學基礎那套的)雖然本人覺得張先生的書。。。至少我不是很喜歡讀。作為分析盲如果口胡了,還請及時批判》_<

5樓:

誰敢說變分法是過時的內容?我要和他對質。多麼無知!變分法是現代數學最為重要組成部分之一。

那位同學如果是經濟學的研究生,很可能會認為變分法已經被最優控制理論取代了。這是極其荒謬的。在基礎數學界,變分學的理論意義遠大於最優控制理論。

還有許多同學認為變分法只是最優化理論的分支,這種觀點大多也是從經濟學觀點看的。作為數理經濟學專業,我想說,以上觀點是非常片面甚至是錯誤的。

變分學同時為偏微分方程、微分幾何和最優化理論提供指導,並且是非線性泛函分析中最為龐大的分支之一。它在一般的本科泛函分析中是沒法介紹的。本科的泛函分析,其實是"無窮維線性代數",連無窮維空間上的微分理論都不涉及,何談"分析"二字?

故真正的泛函分析,其實應該從"非線性泛函分析"才算開始。現代變分學,其實就是"臨界點理論",要學習這塊東西,除了紮實掌握本科階段的常微分方程,復變函式,數學物理方程,實變函式,線性泛函分析,熟悉Sobolev空間理論以外,還需要初步的代數拓撲和微分拓撲學的基礎,譬如流形的橫截性定理和Morse理論,奇異同調群等,這些內容都遠遠超過本科所能容納的範圍。它太過艱深了。

對現代變分學(大範圍變分法/臨界點理論)有興趣的,我極力推薦張恭慶老師的《變分學講義》,學過古典變分法的同學可以直接從Soblev空間開始看起。這本書的起點不是很高,只需要本科實變函式與泛函分析導論、常微分方程和數學物理方程基礎的就能讀懂,不需要高深的拓撲學知識(雖說所謂的大範圍變分法就是變分法+拓撲學)

大範圍變分法的核心框架大概分以下幾個方面:

1.形變引理及其匯出的山路定理,流形的環繞結構與環繞定理(山路定理的推廣)

2.疇數理論與Z2指標理論

3.無限維Morse理論

6樓:

這應該從非線性泛函分析說起.

非線性泛函分析主要涉及5種方法:

解析方法(隱函式定理,分歧理論)

拓撲方法(Brouwer度,Leray-Schauder度)半序方法(錐,增運算元,減運算元)

單調方法(單調運算元,增生運算元)

變分方法

變分方法是非線性泛函分析的重要手段,它來自Bernoulli最速下降線問題,古典變分將求泛函的極值的問題轉化為解Euler方程的問題,現代變分將解帶有變分結構的微分方程的問題轉化為泛函的極值,求臨界點. @DTSlo Shao舉了很多PDE和幾何的例子,我不再多言. 當然在物理、工程等上也有很多應用,但從純粹數學角度出發,我們並不關心這些,畢竟它們與真正的變分方法的理論比較遠……

另外,一些答主提到了幾本書. 在內地,最早是方肇直和田方增將非線性泛函分析引進來(儘管他們的工作並不那麼non-trivial),之後按時間順序,這3個人的書起了開創性作用:蘭州大學陳文yuan(山原,sorry打不出來),山東大學郭大鈞,東北大學趙義純.

他們之後,非線性泛函分析在國內就逐漸繁榮起來,張恭慶等人的書就是在此之後.

7樓:Leung Garging

個人理解,變分法只是求最優化問題的其中乙個方法,就像求函式極值的求導法一樣,可以直接看解決具體問題的教材,譬如最優控制或者一些物理教材

物理系適合的張量教材還有變分法教材

張舟 看一下hassani的對應章節即可,從數學上講清楚了,篇幅也不過大。Part VIII Tensors and Manifolds 26 Tensors781 26.1 Tensors as Multilinear Maps782 26.2 SymmetriesofTensors789 26....

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