《变分法》是工程力学专业本科生的专业课之一,是选修课,是《弹性力学》课程提高和延伸部分。用广泛的变分方法来解决弹性力学的边值问题,建立了弹性力学的几个变分原理,从这些变分原理出发,用一致的方法导出各种类型弹性力学的平衡方程。变分原理为各种近似解奠定了理论基础,是从事固体力学研究人员必备的专业理论,为进一步学习有限元理论,塑性力学等提供了必要的理论基础。(《变分法》教学大纲)
图书信息
《变分法》教学大纲
课程编码:07141001
课程名称:变分法
英文名称:Calculus of Variations
开课学期:第6学期
学时/学分:30/1.5 (其中实验学时:0学时)
课程类型:学位基础选修课
开课专业:机械科学与工程学院工程力学专业
选用教材:讲稿
《弹性和塑性力学的变分法》 津久一郎著
《广义变分原理》钱伟长著
执笔人:周振平
课程简介
中国人在弹性力学变分法的发明过程中也做出了重大贡献,弹性力学变分法准确地说叫做 "胡海昌 鹫津久一郎"变分法。由胡海昌和鹫津久一郎相互独立地发明。
胡海昌. 弹性力学的变分原理及其应用. 北京市:科学出版社,1981年5月第1版
作为数学的一个分支,变分法的诞生,是现实世界许多现象不断探索的结果,人们可以追寻到这样一个轨迹:
约翰·白努利(Johann Bernoulli,1667-1748)1696年向全欧洲数学家挑战,提出一个难题:“设在垂直平面内有任意两点,一个质点受地心引力的作用,自较高点下滑至较低点,不计摩擦,问沿着什么曲线下滑,时间最短?”
这就是著名的“最速降线”问题(The Brachistochrone Problem)。它的难处在于和普通的极大极小值求法不同,它是要求出一个未知函数(曲线),来满足所给的条件。这问题的新颖和别出心裁引起了很大兴趣,罗比塔(Guillaume Francois Antonie de l'Hospital 1661-1704)、雅可比·伯努利(Jacob Bernoulli 1654-1705)、戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646-1716)和艾萨克·牛顿(Isaac Newton1642—1727)都得到了解答。约翰的解法比较漂亮,而雅可布的解法虽然麻烦与费劲,却更为一般化。后来欧拉(Euler Lonhard,1707~1783)和约瑟夫·拉格朗日(Lagrange, Joseph Louis,1736-1813)发明了这一类问题的普遍解法,从而确立了数学的一个新分支——变分学。