This is a book on optimal control problems (OCPs) for partial differential equations (PDEs) that evolved from a series of courses taught by the authors in the last few years at Politecnico di Milano, both at the undergraduate and graduate levels. The book covers the whole range spanning from the setup and the rigorous theoretical analysis of OCPs, the derivation of the system of optimality conditions, the proposition of suitable numerical methods, their formulation, their analysis, including their application to a broad set of problems of practical relevance.

The first introductory chapter addresses a handful of representative OCPs and presents an overview of the associated mathematical issues. The rest of the book is organized into three parts: part I provides preliminary concepts of OCPs for algebraic and dynamical systems; part II addresses OCPs involving linear PDEs (mostly elliptic and parabolic type) and quadratic cost functions; part III deals with more general classes ofOCPs that stand behind the advanced applications mentioned above.

Starting from simple problems that allow a “hands-on” treatment, the reader is progressively led to a general framework suitable to face a broader class of problems. Moreover, the inclusion of many pseudocodes allows the reader to easily implement the algorithms illustrated throughout the text.

The three parts of the book are suitable to readers with variable mathematical backgrounds, from advanced undergraduate to Ph.D. levels and beyond. We believe that applied mathematicians, computational scientists, and engineers may find this book useful for a constructive approach toward the solution of OCPs in the context of complex applications.

�ber die Autorin bzw. den Autor

Andrea Manzoni, PhD, is an Associate Professor of Numerical Analysis at Politecnico of Milan. He is the author of 2 books and of approximately 50 papers. In 2012 he won the ECCOMAS Award for the best PhD thesis in Europe about Computational Methods in Applied Sciences and Engineering and the Biannual SIMAI prize (Italian Society of Applied and Industrial Mathematics) in 2017. His research interests include the development of reduced-order modelling techniques for PDEs, PDE-constrained optimization, uncertainty quantification, computational statistics, and machine/deep learning.

Alfio Quarteroni is a Professor of Numerical Analysis at Politecnico of Milan and Professor Emeritus at EPFL, Lausanne. He is the author of 25 books, editor of 12 books, author of about 400 papers. He is the recipient of two ERC Advanced Grants. He is a member of the Italian Academy of Science, the European Academy of Science, Academia Europaea, and the Lisbon Academy of Science. His research Group at EPFL has carried out the mathematical simulation for the Alinghi sailing boat, the winner of two editions (2003 and 2007) of America’s Cup. His research interests include mathematical modeling and its applications at large.

Sandro Salsa is a Professor of Mathematical Analysis at the Department of Mathematics of the Politecnico of Milan, where he has been one of the main founders of the educational program in Mathematical Engineering. His research interest ranges over diverse aspects of nonlinear, nonlocal, singular or degenerate elliptic and parabolic equations, with particular emphasis on free boundary problems. He is an author of 13 books and several papers in the most prestigious scientific mathematical journals.

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Sie haben das Recht, binnen vierzehn Tagen ohne Angabe von Gr�nden diesen Vertrag zu widerrufen.

Die Widerrufsfrist betr�gt vierzehn Tage ab dem Tag, an dem Sie oder ein von Ihnen benannter Dritter, der nicht der Bef�rderer ist, die letzte Ware oder die letzte Teilsendung bzw. das letzte St�ck in Besitz genommen haben bzw. hat.

Um Ihr Widerrufsrecht auszu�ben, m�ssen Sie uns, Basi6 International, 1944 Lantana Ln, 75063, Irving, Texas, U.S.A., 1 2144998944, mittels einer eindeutigen Erkl�rung (z.B. ein mit der Post versandter Brief, Telefax oder E-Mail) �ber Ihren Entschluss, diesen Vertrag zu widerrufen, informieren. Sie k�nnen daf�r das beigef�gte Muster-Widerrufsformular verwenden, das jedoch nicht vorgeschrieben ist. Sie k�nnen auch eine andere eindeutige Erkl�rung auf der Webseite "Meine Bestellungen" in Ihrem "Nutzerkonto" elektronisch ausf�llen und �bermitteln. Machen Sie von dieser M�glichkeit Gebrauch, so werden wir Ihnen unverz�glich (z. B. per E-Mail) eine Best�tigung �ber den Eingang eines solchen Widerrufs �bermitteln. Zur Wahrung der Widerrufsfrist reicht es aus, dass Sie die Mitteilung �ber die Aus�bung des Widerrufsrechts vor Ablauf der Widerrufsfrist absenden.

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Wenn Sie diesen Vertrag widerrufen, haben wir Ihnen alle Zahlungen, die wir von Ihnen erhalten haben, einschlie�lich der Lieferkosten (mit Ausnahme der zus�tzlichen Kosten, die sich daraus ergeben, dass Sie eine andere Art der Lieferung als die von uns angebotene, g�nstigste Standardlieferung gew�hlt haben), unverz�glich und sp�testens binnen vierzehn Tagen ab dem Tag zur�ckzuzahlen, an dem die Mitteilung �ber Ihren Widerruf dieses Vertrags bei uns eingegangen ist. F�r diese R�ckzahlung verwenden wir dasselbe Zahlungsmittel, das Sie bei der urspr�nglichen Transaktion eingesetzt haben, es sei denn, mit Ihnen wurde ausdr�cklich etwas anderes vereinbart; in keinem Fall werden Ihnen wegen dieser R�ckzahlung Entgelte berechnet. Wir k�nnen die R�ckzahlung verweigern, bis wir die Waren wieder zur�ckerhalten haben oder bis Sie den Nachweis erbracht haben, dass Sie die Waren zur�ckgesandt haben, je nachdem, welches der fr�here Zeitpunkt ist. Sie haben die Waren unverz�glich und in jedem Fall sp�testens binnen vierzehn Tagen ab dem Tag, an dem Sie uns �ber den Widerruf dieses Vertrags unterrichten, an Basi6 International, 1944 Lantana Ln, 75063, Irving, Texas, U.S.A., 1 2144998944, zur�ckzusenden oder zu �bergeben. Die Frist ist gewahrt, wenn Sie die Waren vor Ablauf der Frist von vierzehn Tagen absenden.

Sie tragen die unmittelbaren Kosten der R�cksendung der Waren. Sie m�ssen f�r einen etwaigen Wertverlust der Waren nur aufkommen, wenn dieser Wertverlust auf einen zur Pr�fung der Beschaffenheit, Eigenschaften und Funktionsweise der Waren nicht notwendigen Umgang mit ihnen zur�ckzuf�hren ist.

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