
【電】 funvtional
在數學與物理學領域,"泛函數"(functional)是指從向量空間到其标量域的映射,通常用于描述函數空間上的特定性質。根據《Springer數學百科全書》的定義,泛函數的核心特征在于其輸入為函數而非标量值,輸出結果則通過積分、極值或其他運算規則産生。
從漢英詞典角度解析,"泛函數"對應英文術語為"functional",其詞源可追溯至19世紀變分法研究,特指以函數為自變量、标量為因變量的數學對象。在工程領域,這類概念被廣泛應用于優化控制系統,例如通過能量最小化原理确定物理系統的最優路徑。
權威數學教材《泛函分析導論》明确指出,泛函數的典型範例包括定積分運算(如$int_a^b f(x)dx$)和微分方程邊值問題的解空間映射。這類數學工具為量子力學中的哈密頓算符分析提供了理論基礎。
泛函數(Functional)是數學中的一個重要概念,其核心特點是以函數為輸入,輸出為标量或向量。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
泛函數是一種以函數為自變量的映射關系。傳統定義中,其輸入是函數空間中的元素,輸出為實數或複數。例如,若将函數 ( y(x) ) 作為輸入,泛函數可表示為: $$ J[y] = int_{a}^{b} L(y(x), y'(x), x) , dx $$ 其中 ( L ) 是拉格朗日函數,輸出結果是一個标量值(如路徑總長度)。
輸入與輸出的特殊性
與傳統函數不同,泛函數的輸入是函數本身,而非數值或向量。例如在變分法中,輸入可能是描述曲線的函數,輸出是該曲線的某種整體性質(如能量、長度)。
應用領域
主要應用于:
假設兩點間路徑由函數 ( y(x) ) 描述,路徑總長度可表示為泛函: $$ S[y] = int_{a}^{b} sqrt{1 + left( frac{dy}{dx} right)} , dx $$ 通過引入微小擾動 ( delta y(x) ),利用歐拉-拉格朗日方程可證明最短路徑為直線。
如需進一步了解泛函在變分法中的推導,可參考中關于歐拉-拉格朗日方程的詳細過程。
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