Transformada de Legendre: diferenças entre revisões

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A '''Transformada de Legendre''' consiste em uma transformação [[matemática]] que, quando aplicada sobre uma [[função]] <math> Y = Y_{(X_0 , X_1, X_2, ... X_n)} </math> sabidamente [[função diferenciável|diferenciável]] em relação às suas [[variável independente|variáveis independentes]] <math> x_i </math> , fornece como resultado uma nova [[equação]] na qual as [[derivada parcial|derivadas parciais]] <math> P_i = \frac{\part Y_{(X_0, X_1, ... X_n)}}{\part x_i}</math> associadas, e não as variáveis <math> x_i </math> em si, figuram como variáveis independentes. A nova equação consiste na "mesma" equação inicial, mas agora "em uma forma reescrita", <math> Y\Psi = Y_\Psi_{(P_0 , P_1, P_2, ... P_n)} </math>. A Transformada de Legendre realiza-se sempre de forma que nunca se perca qualquer informação presente na equação original, devendo as mesmas informações estarem sempre contidas na nova equação. <ref> A redação deste artigo dá-se em acordo com o descrito em Callen, Herbert B. - Thermodynamics and An Introduction to Thermostatics - John Wiley & Sons - ISBN 0-471-86256-8 </ref>
 
== ImportânciaA da transformadaTransformada de Legendre eme a termodinâmicaTermodinâmica ==
A Transformada de Legendre encontra enorme aplicação em uma área da [[Física]] conhecida por [[Termodinâmica]], área que tem por objetivo o estudo dos sistemas constituídos por "infinitos" entes físicos, [[moléculas]] em uma amostra confinada de [[gás]], a exemplo.
 
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== A transformada de Legendre ==
=== Descrição ===
[[Ficheiro:Derivada.svg|thumb|300px|O gráfico de uma função, e de sua reta tangente, com inclinação <math> f'_{(x)} = P_{(x)} = \frac {\part f_{(x)}}{\part x} </math> no ponto x.]]
 
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<tr><th><math>Y=Y_{(X)}</math></th><th><math> \Psi = \Psi_{(P)}</math></th></tr>
<tr><th><math>P=\frac {\part Y_{(X)}}{\part X} </math></th><th><math>-X=\frac {\part \psi_{(P)}}{\part P} </math></th></tr>
<tr><th>Determinar <math> X=X_{(P)}</math> e <math>Y=Y_{(P)}</math></th><th>Determinar <math> P=P_{(X)}</math> e <math>\Psi=\Psi_{(X)}</math></th></tr>
<tr><th><math>\Psi = -PX + Y </math></th><th><math> Y = XP + \Psi </math></th></tr>
<tr><th>Eliminação de X e Y fornece <math>\Psi = \Psi_{(P)} </math></th><th>Eliminação de P e <math>\Psi</math> fornece <math> Y=Y_{(X)} </math></th></tr>
<tr><th><math>\Psi = \Psi_{(P)} </math></th><th><math> Y=Y_{(X)} </math></th></tr>
</table>
 
=== Exemplo ===
A exemplo, aplicar-se-á a transformada de legendre à função <math>Y_{(X)}=X^2</math>
 
Tem-se, seguindo-se os passos da tabela anterior:
 
Da linha 2:
 
<math>P=\frac {\part Y_{(X)}}{\part X} = 2X </math>
 
Logo, para a linha 3: <math> X = \frac {p}{2} </math>
 
 
e <math> Y = X^2 = (\frac {p}{2})^2 </math>
 
 
Da linha 4: <math> \Psi = -PX + Y </math>
 
 
Eliminando-se X e Y:
 
 
<math> \Psi = -P(\frac{P}{2}) + (\frac{P}{2})^2 </math>
 
 
resulta em:
 
 
<math> \Psi = \frac{-P^2}{4}</math>
 
Assim, a Transformada de Legendre para <math>Y_{(X)}=X^2</math> é <math> \Psi = \frac{-P^2}{4}</math>
 
A transformação inversa ficará a cargo do leitor.