Finden Sie das Extremal von ∫d0x¨2−αxdt∫0dx¨2−αxdt\int_0^d \ddot{x}^2-\alpha x \: dt

Wir werden gebeten, das Extremal von zu finden 0 D X ¨ 2 a X D T Wo X = X ( T ) , a Konstante, D > 0 , X ( 0 ) = 0 , X ( D ) = 0 , X ˙ ( 0 ) = 0 , X ˙ ( D ) = 0 ,

unter Berücksichtigung von: 0 = F X D D T F X ˙ + D 2 D T 2 F X ¨

Was ich habe ist: F ( T , X , X ˙ , X ¨ ) = X ¨ 2 a X

und lösen:

0 = F X D D T F X ˙ + D 2 D T 2 F X ¨ = a + 0 + D 2 D T 2 2 X ¨ X ( 4 ) = a 2 X = a 48 T 4 + β T 3 + γ T 2 + δ T + ε , β , γ , δ , ε R

Aus X ( 0 ) = 0 ε = 0 , X ˙ ( 0 ) = 0 δ = 0 .

X ( D ) = 0 0 = a 48 D 4 + β D 3 + γ D 2 0 = a 48 D 2 + β D + γ γ = a 48 D 2 β D

X ˙ ( D ) = 0 0 = a 12 D 3 + 3 β D 2 + 2 γ D

0 = a 12 D 2 + 3 β D + 2 γ = a 12 D 2 + 3 β D + 2 ( a 48 D 2 β D ) = a 24 D 2 + β D 0 = a 24 D 2 + β D

β = a 24 D

γ = a 48 D 2 β D = a 48 D 2 ( a 24 D ) D = a 48 D 2

So, X ( T ) = a 48 T 4 a 24 D T 3 + a 48 D 2 T 2 ist das Extremal.

Ich überprüfe nur, ob das richtig ist?

Versuchen Sie, die Ableitungen zu nehmen und in das Integral einzustecken, um dies zu überprüfen
X a X =?
Ich denke, er meint, dass Sie die Lösung in die EL-Gleichungen einsetzen, um zu überprüfen, ob sie funktioniert und die Randbedingungen erfüllt.

Antworten (1)

Für einen kritischen Wert von

(1) 0 D ( X ¨ 2 a X ) D T
wir brauchen
0 = δ 0 D ( X ¨ 2 a X ) D T = 0 D ( 2 X ¨ δ X ¨ a δ X ) D T = 0 D ( 2 X δ X ˙ a δ X ) D T (2) = 0 D ( 2 X δ X a δ X ) D T
Der kritische Punkt ist also das Wann X = a 2 . Das würde bedeuten
(3) X = a 48 T 4 + A 3 T 3 + A 2 T 2 + A 1 T + A 0
Rechnen A k so dass X ( 0 ) = X ( D ) = X ˙ ( 0 ) = X ˙ ( D ) = 0 und gibt
(4) X = a 48 T 4 a D 24 T 3 + a D 2 48 T 2
Ihre Antwort sieht also richtig aus.