Teorema di Pontryagin e massimi/minimi vincolati
Buonasera,
sto studiando le basi del calcolo delle variazioni, nello specifico problemi di questo genere:
$$
\begin{cases}
\max \int_{t_0}^{t_1} f(t,x,\dot x) dt\\
x(t_0) = x_0\\
\end{cases}
$$
A partire dal teorema di Pontryagin, si possono ricavare le equazioni di Eulero-Lagrange, che sono una condizione necessaria per le soluzioni del problema sopra riportato:
$$\frac{d}{dt} \frac{\partial f}{\partial \dot x}= \frac{\partial f}{\partial x}.$$
A questo punto mi sto chiedendo se esiste un nesso tra questo di tipo di problemi e il problema di massimi e minimi vincolati, in cui è richiesto di trovare i massimi o minimi vincolati di una funzione $f$ a valori reali vincolati a una certa $g(x_1, ..., x_n)=0$.
Sia nella funzione hamiltoniana del teorema di Pontryagin che nella funzione lagrangiana della ricerca di massimi e minimi vincolati intervengono i cosiddetti moltiplicatori di Lagrange... ma sono riconducibili gli uni agli altri?
Ringrazio in anticipo coloro che vorranno chiarire la mia perplessità.
sto studiando le basi del calcolo delle variazioni, nello specifico problemi di questo genere:
$$
\begin{cases}
\max \int_{t_0}^{t_1} f(t,x,\dot x) dt\\
x(t_0) = x_0\\
\end{cases}
$$
A partire dal teorema di Pontryagin, si possono ricavare le equazioni di Eulero-Lagrange, che sono una condizione necessaria per le soluzioni del problema sopra riportato:
$$\frac{d}{dt} \frac{\partial f}{\partial \dot x}= \frac{\partial f}{\partial x}.$$
A questo punto mi sto chiedendo se esiste un nesso tra questo di tipo di problemi e il problema di massimi e minimi vincolati, in cui è richiesto di trovare i massimi o minimi vincolati di una funzione $f$ a valori reali vincolati a una certa $g(x_1, ..., x_n)=0$.
Sia nella funzione hamiltoniana del teorema di Pontryagin che nella funzione lagrangiana della ricerca di massimi e minimi vincolati intervengono i cosiddetti moltiplicatori di Lagrange... ma sono riconducibili gli uni agli altri?
Ringrazio in anticipo coloro che vorranno chiarire la mia perplessità.
Risposte
In fondo è sempre la stessa cosa, perché con i moltiplicatori di Lagrange "standard" stai cercando di massimizzare una funzione \(F\colon \mathbb R^n\to \mathbb R\) sull'insieme \(\{g(x)=0\}\), mentre qui stai cercando di massimizzare
\[
F(f)=\int f(t)\, dt\]
sull'insieme \(\{x(0)-x_0=0\}\). Nel secondo caso, \(F\) è una funzione definita su uno spazio di funzioni, quindi è un problema infinito-dimensionale. Chiaramente qua è tutto più difficile; i moltiplicatori di Lagrange appaiono in equazioni differenziali, invece che in equazioni algebriche.
\[
F(f)=\int f(t)\, dt\]
sull'insieme \(\{x(0)-x_0=0\}\). Nel secondo caso, \(F\) è una funzione definita su uno spazio di funzioni, quindi è un problema infinito-dimensionale. Chiaramente qua è tutto più difficile; i moltiplicatori di Lagrange appaiono in equazioni differenziali, invece che in equazioni algebriche.