
【电】 funvtional
在数学与物理学领域,"泛函数"(functional)是指从向量空间到其标量域的映射,通常用于描述函数空间上的特定性质。根据《Springer数学百科全书》的定义,泛函数的核心特征在于其输入为函数而非标量值,输出结果则通过积分、极值或其他运算规则产生。
从汉英词典角度解析,"泛函数"对应英文术语为"functional",其词源可追溯至19世纪变分法研究,特指以函数为自变量、标量为因变量的数学对象。在工程领域,这类概念被广泛应用于优化控制系统,例如通过能量最小化原理确定物理系统的最优路径。
权威数学教材《泛函分析导论》明确指出,泛函数的典型范例包括定积分运算(如$int_a^b f(x)dx$)和微分方程边值问题的解空间映射。这类数学工具为量子力学中的哈密顿算符分析提供了理论基础。
泛函数(Functional)是数学中的一个重要概念,其核心特点是以函数为输入,输出为标量或向量。以下是综合多个权威来源的详细解释:
泛函数是一种以函数为自变量的映射关系。传统定义中,其输入是函数空间中的元素,输出为实数或复数。例如,若将函数 ( y(x) ) 作为输入,泛函数可表示为: $$ J[y] = int_{a}^{b} L(y(x), y'(x), x) , dx $$ 其中 ( L ) 是拉格朗日函数,输出结果是一个标量值(如路径总长度)。
输入与输出的特殊性
与传统函数不同,泛函数的输入是函数本身,而非数值或向量。例如在变分法中,输入可能是描述曲线的函数,输出是该曲线的某种整体性质(如能量、长度)。
应用领域
主要应用于:
假设两点间路径由函数 ( y(x) ) 描述,路径总长度可表示为泛函: $$ S[y] = int_{a}^{b} sqrt{1 + left( frac{dy}{dx} right)} , dx $$ 通过引入微小扰动 ( delta y(x) ),利用欧拉-拉格朗日方程可证明最短路径为直线。
如需进一步了解泛函在变分法中的推导,可参考中关于欧拉-拉格朗日方程的详细过程。
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