当前位置:蚂蚁文档网 > 述职报告 > 用非线性规划方法证明均值不等式

用非线性规划方法证明均值不等式

时间:2022-03-22 11:14:53 浏览次数:

zoޛ)j馐'Bi)?iw肶)m9_yuYky论文是非线性规划正式誕生的一个重要标志。在50年代还得出了可分离规划和二次规划的n种解法,它们大都是以G.B.丹齐克提出的解线性规划的单纯形法为基础的。50年代末到60年代末出现了许多解非线性规划问题的有效的算法。20世纪80年代以来,随着计算机技术的快速发展,非线性规划方法取得了长足进步,在信赖域法、稀疏拟牛顿法、并行计算、内点法和有限存储法等领域取得了丰硕的成果。处理非线性的优化问题并非易事,它没有一个像线性规划中单纯形法那样的通用算法,而是根据问题的不同特点给出不同的解法,因而这些解法均有各自的适用范围。

二、用非线性规划方法证明均值不等式

下文所提到的x均表示n维向量。我们只考虑带约束的非

线性规划问题,求解这类问题的方法也称约束最优化方法。引进它的Lagrange函数如下:其中系数叫做Lagrange乘子。利用它的

Lagrange函数,K-T条件可写为,对变量x的梯度向

量。在一般情况下,K-T条件的解称为K-T点,作为K-T点,除了满足上述条件之外,当然还应该满足可行性的条件,求一个约束非线性化问题的K-T点时,我们往往需要结合K-T条件与可行性条件。一个解是约束非线性规划问题的最优解的必要条件是这个点是K-T点,在一定的凸性条件下,可以证明上述K-T条件亦是约束非线性规划问题最优解的充分条件。

定理1:对于约束非线性规划问题,若在点x处连续可微,若约束非线性规划问题的可行点x满足它的K-T条件,且是凸函数,是线性函数,则x是约束非线性规划问题的最优解。定理的证明从略。

K-T条件是由Kuhn和Tucker在1951年提出的关于约束非线性规划问题最优解的著名必要条件。而且对于一些具有凸性要求的凸规划问题,Kuhn和Tucker的条件也是它的最优解的充分条件。后来求解约束非线性规划的著名方法简约梯度法就是基于K-T条件设计的。而Kuhn和Tucker提出条件时也运用了数学中求极值时常用的一种方法——拉格朗日乘子法。

下面就利用约束非线性规划问题的K-T条件来证明所说的

均值不等式。考虑如下凸规划:,它的拉格朗日函数为L,所以可以写出它

的K-T条件为,解它的K-T条件可以得到这个约束非线性规划问题的K-T点为。又因为此约束非线性规划问题是凸规划,所以此解即为原问题的最优解。把最优解带入原问题可得最优值为,其中

,所以有,整理即为。

可以看到,用非线性规划的方法,准确地说是约束最优化方法来证明均值不等式另辟蹊径、方法新颖、更加简洁明了,而且它的意义是不言而喻的:这种证明方法不同于以往那些纯代数的证明方法,它将更偏向于几何的约束最优化法同代数联系了起来。

推荐访问:不等式 均值 证明 规划 方法

猜你喜欢