8.1. Метод Ритца
Метод Ритца дає спосіб побудови мінімізуючої послідовності.
Розглянемо рівняння
(7.5), де
– додатний оператор.
Виберемо послідовність координатних функцій
, таких що
, послідовність
є повною за енергією і для будь-якого значення
функції
лінійно незалежні.
Будемо шукати мінімізуючи послідовність для функціонала (7.9) у вигляді
, (8.1)
де
- довільні дійсні сталі.
Підставимо функцію
з (8.1) у функціонал (7.8):
. (8.2)
З виразу (8.2) видно, що функціонал (7.9) перетворився у функцію багатьох незалежних змінних
. Застосуємо до функції
необхідні умови екстремуму
.
Маємо:
або
(8.3)
де
.
Система (8.3) з коефіцієнтами (8.4) є лінійною системою алгебраїчних рівнянь відносно невідомих
. Головний визначник цієї системи є визначником Грама і тому відмінен від нуля.
Теорема 8.1. Наближені розв'язки (8.1) рівняння (7.5) утворюють мінімізуючи послідовність для функціонала (7.9.), якщо рівняння (7.5) має розв'язок з скінченою енергією.
Доведення. Нехай
- розв'язок рівняння
. Тоді з системи (8.3) маємо:
,
або
В силу повноти функцій
, існує функція
, така що
.
Обчислимо значення функціонала (7.9) на сукупності функцій
.
Маємо:
.
Таким чином,
, і
. Тепер спрямуємо
:
,
тому
.
Тобто, наближений розв'язок
збігається за енергією до точного розв'язку
. Якщо оператор
не тільки додатний, але і додатно-визначений, то збіжність буде і в середньому (див. теорему 7.1).