Klassisia variaatio-ongelmia

Tämä tutkielma käsittelee variaatiolaskentaa. Variaatiolaskenta on saanut alkunsa matemaattisesta analyysistä 1700-luvun vaihteessa Johann Bernoullin esittämän Brachistochrone-ongelman vaikutuksesta. Tätä matematiikan alaa voidaan pitää yleistyksenä analyysin ongelmaan funktioiden ääriarvopisteiden...

Täydet tiedot

Bibliografiset tiedot
Päätekijä: Kunelius, Joni
Muut tekijät: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Matematiikan ja tilastotieteen laitos, Department of Mathematics and Statistics, University of Jyväskylä, Jyväskylän yliopisto
Aineistotyyppi: Pro gradu
Kieli:fin
Julkaistu: 2017
Aiheet:
Linkit: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/55276
_version_ 1828193100534644736
author Kunelius, Joni
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_facet Kunelius, Joni Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto Kunelius, Joni Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_sort Kunelius, Joni
datasource_str_mv jyx
description Tämä tutkielma käsittelee variaatiolaskentaa. Variaatiolaskenta on saanut alkunsa matemaattisesta analyysistä 1700-luvun vaihteessa Johann Bernoullin esittämän Brachistochrone-ongelman vaikutuksesta. Tätä matematiikan alaa voidaan pitää yleistyksenä analyysin ongelmaan funktioiden ääriarvopisteiden löytämisestä. Reaaliarvoisten funktioiden sijaan variaatiolaskenta käsittelee funktionaaleja. Funktionaalit ovat kuvauksia funktioavaruudesta reaaliluvuille. Funktionaaleilla mallinnetaan ongelmaa, johon variaatiolaskennalla etsitään ratkaisu. Variaatiolaskenta keskittyykin funktion, jolla funktionaali saa suurimman tai pienimmän arvonsa, etsimiseen. Yksinkertaisin esimerkki on kahden pisteen, P1 ja P2, välisen lyhimmän etäisyyden ratkaiseminen. Tällöin käsiteltävä funktionaali on pisteitä yhdistävän jatkuvasti differentioituvan käyrän P:[0,1]->Rn pituus /|P'(t)dt ja funktionaalia minimoidaan reunaehtot P(0)=P1 ja P(1)=P2 toteuttavien käyrien luokassa. Minimointiongelmiin voidaan liittää myös muunkinlaisia reunaehtoja, esimerkiksi käyrän rajaamaa pinta-alaa voidaan minimoida annetun pituisten käyrien joukossa. Tällaisiin ongelmiin etsitään ratkaisu reunaehtojen toteutuessa käyttäen variaatiolaskennan työkaluja. Niistä yksi tärkeimmistä on Eulerin yhtälö, joka antaa analyysin derivaatan nollakohtaa vastaavan ehdon funktioille, joilla funktionaalin ääriarvo saavutetaan. Nykyisin variaatiolaskentaa sovelletaan monien eri tieteenalojen, kuten kemian, tietotekniikan, biologian ja taloustieteiden ongelmiin. Sen sijaan alkuperäiset variaatiolaskennan kysymykset ovat yleensä peräisin fysiikasta tai geometrian ongelmista. Näistä esimerkiksi Brachistochrone-ongelmassa tutkitaan kappaleen liukumiseen kuluvaa aikaa ja pyritään löytämään sen minimi. Toinen esimerkki klassisista ongelmista on isoperimetrinen ongelma, jossa etsitään pinta-alan maksimia, kun alueen rajaavan käyrän pituus on kiinnitetty.
first_indexed 2023-03-22T10:00:44Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Onninen, Jani", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Juutinen, Petri", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Kunelius, Joni", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2017-09-05T10:26:46Z", "language": "", "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2017-09-05T10:26:46Z", "language": "", "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2017", "language": null, "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.other", "value": "oai:jykdok.linneanet.fi:1721298", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/55276", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4m\u00e4 tutkielma k\u00e4sittelee variaatiolaskentaa. Variaatiolaskenta on saanut alkunsa matemaattisesta analyysist\u00e4 1700-luvun vaihteessa Johann Bernoullin esitt\u00e4m\u00e4n Brachistochrone-ongelman vaikutuksesta. T\u00e4t\u00e4 matematiikan alaa voidaan pit\u00e4\u00e4 yleistyksen\u00e4 analyysin ongelmaan funktioiden \u00e4\u00e4riarvopisteiden l\u00f6yt\u00e4misest\u00e4.\r\nReaaliarvoisten funktioiden sijaan variaatiolaskenta k\u00e4sittelee funktionaaleja.\r\nFunktionaalit ovat kuvauksia funktioavaruudesta reaaliluvuille.\r\nFunktionaaleilla mallinnetaan ongelmaa, johon variaatiolaskennalla etsit\u00e4\u00e4n ratkaisu. Variaatiolaskenta keskittyykin funktion, jolla funktionaali saa suurimman tai pienimm\u00e4n arvonsa, etsimiseen.\r\nYksinkertaisin esimerkki on kahden pisteen, P1 ja P2, v\u00e4lisen lyhimm\u00e4n et\u00e4isyyden ratkaiseminen.\r\nT\u00e4ll\u00f6in k\u00e4sitelt\u00e4v\u00e4 funktionaali on pisteit\u00e4 yhdist\u00e4v\u00e4n jatkuvasti differentioituvan k\u00e4yr\u00e4n P:[0,1]->Rn pituus /|P'(t)dt ja funktionaalia minimoidaan reunaehtot P(0)=P1 ja P(1)=P2 toteuttavien k\u00e4yrien luokassa.\r\nMinimointiongelmiin voidaan liitt\u00e4\u00e4 my\u00f6s muunkinlaisia reunaehtoja, esimerkiksi k\u00e4yr\u00e4n rajaamaa pinta-alaa voidaan minimoida annetun pituisten k\u00e4yrien joukossa. T\u00e4llaisiin ongelmiin etsit\u00e4\u00e4n ratkaisu reunaehtojen toteutuessa k\u00e4ytt\u00e4en variaatiolaskennan ty\u00f6kaluja. Niist\u00e4 yksi t\u00e4rkeimmist\u00e4 on Eulerin yht\u00e4l\u00f6, joka antaa analyysin derivaatan nollakohtaa vastaavan ehdon funktioille, joilla funktionaalin \u00e4\u00e4riarvo saavutetaan.\r\nNykyisin variaatiolaskentaa sovelletaan monien eri tieteenalojen, kuten kemian, tietotekniikan, biologian ja taloustieteiden ongelmiin.\r\nSen sijaan alkuper\u00e4iset variaatiolaskennan kysymykset ovat yleens\u00e4 per\u00e4isin fysiikasta tai geometrian ongelmista. N\u00e4ist\u00e4 esimerkiksi Brachistochrone-ongelmassa tutkitaan kappaleen liukumiseen kuluvaa aikaa ja pyrit\u00e4\u00e4n l\u00f6yt\u00e4m\u00e4\u00e4n sen minimi. Toinen esimerkki klassisista ongelmista on isoperimetrinen ongelma, jossa etsit\u00e4\u00e4n pinta-alan maksimia, kun alueen rajaavan k\u00e4yr\u00e4n pituus on kiinnitetty.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted using Plone Publishing form by Joni Kunelius (jokrjaku) on 2017-09-05 10:26:45.798290. Form: Pro gradu -lomake (https://kirjasto.jyu.fi/julkaisut/julkaisulomakkeet/pro-gradu-lomake). JyX data: [jyx_publishing-allowed (fi) =True]", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by jyx lomake-julkaisija (jyx-julkaisija.group@korppi.jyu.fi) on 2017-09-05T10:26:46Z\r\nNo. of bitstreams: 2\r\nURN:NBN:fi:jyu-201709053662.pdf: 847548 bytes, checksum: 77d8857143322beecdd7ca118cb62061 (MD5)\r\nlicense.html: 4783 bytes, checksum: 2e5dda738af974d57f34ae96092819bf (MD5)", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2017-09-05T10:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2\r\nURN:NBN:fi:jyu-201709053662.pdf: 847548 bytes, checksum: 77d8857143322beecdd7ca118cb62061 (MD5)\r\nlicense.html: 4783 bytes, checksum: 2e5dda738af974d57f34ae96092819bf (MD5)\r\n Previous issue date: 2017", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "1 verkkoaineisto (42 sivua)", "language": null, "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "brakistokroni", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "isoperimetrinen ongelma", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Klassisia variaatio-ongelmia", "language": null, "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-201709053662", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Matematiikan ja tilastotieteen laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Mathematics and Statistics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Matematiikka", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Mathematics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.updated", "value": "2017-09-05T10:26:46Z", "language": "", "element": "date", "qualifier": "updated", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": "fi", "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4041", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "variaatiolaskenta", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.okm", "value": "G2", "language": null, "element": "type", "qualifier": "okm", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_55276
language fin
last_indexed 2025-03-31T20:02:47Z
main_date 2017-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2017
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/a856b7f9-1ea6-43b1-bb85-d395d3d1c753\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-201709053662.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2017
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Kunelius, Joni Klassisia variaatio-ongelmia brakistokroni isoperimetrinen ongelma Matematiikka Mathematics 4041 variaatiolaskenta
title Klassisia variaatio-ongelmia
title_full Klassisia variaatio-ongelmia
title_fullStr Klassisia variaatio-ongelmia Klassisia variaatio-ongelmia
title_full_unstemmed Klassisia variaatio-ongelmia Klassisia variaatio-ongelmia
title_short Klassisia variaatio-ongelmia
title_sort klassisia variaatio ongelmia
title_txtP Klassisia variaatio-ongelmia
topic brakistokroni isoperimetrinen ongelma Matematiikka Mathematics 4041 variaatiolaskenta
topic_facet 4041 Matematiikka Mathematics brakistokroni isoperimetrinen ongelma variaatiolaskenta
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/55276 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-201709053662
work_keys_str_mv AT kuneliusjoni klassisiavariaatioongelmia