Мұндағы
және
функциялары алдын ала белгілі функция болады. Әдетте
айнымалыларынан теріс болмау шарты талап етіледі. Сондай-ақ, айнымалы қатар үшін шешімнің шектеулі болуын бүтінсандылық шарты атқаруы мүмкін. Егер
- белгісіз тұрақтылар, болса, онда шешімнің теріс емес болу шартынан сызықтық программалау есебін аламыз. Математикалық программалаудың (2. 3) және (2. 4) шарттарын қанағаттандырмайтын кез-келген басқа есебін сызықты емес деп айтамыз.
Сызықты емес программалау есебі класы сызықты программалау есебі класынан ауқымдырақ. Сызықтық деп есептелінетін практикалық есептерді толық зерттеу нәтижесі олардың шын мәнінде сызықтық емес екендігін көрсетеді. Сызықты программалау есептері шешімдерінің тиімдісін табу мәселесі туындайды. Белгілі әдістердің барлығы есепті (2. 3) түріндегі шағын кластарда ғана шешуге арналған, ал мақсаттық функция сепарабелдік немесе квадраттық функция болады. Тіпті шешім алынған облыс дөңес облыс болса, онда есептер қатарында мақсаттық функция бірнеше локалді экстремумға ғана ие болуы мүмкін. Көптеген есептеу әдістерінің көмегімен локалді оптимум нүктесін табуға болады, бірақ, ол глобалдік (абсолюттік) оптимум нүктесі болатын, болмайтынын анықтау мүмкін емес. Егер сызықтық программалау есептерінде шешімнің экстремум нүктесі көпжақтың төбесі болса, онда сызықты емес программалау есептерінде көпжақтың төбесінде, қабырғасында немесе облыстың ішінде жатуы мүмкін. Егер есеп сызықты емес шектеулі болса, онда шешім алынған облыс дөңес болмайды, сондай-ақ глобалдік оптимумнан басқа локалдік оптимум нүктесі табылуы да мүмкін.
Екі айнымалылы сызықтық емес прораммалау есептеріне мысалдар келтірейік. Сызықтық программалау есебі сияқты бұл да графикалық түрде шешіледі.
Есептегі шектелу теңдеумен берілген, сондықтан оны шешу үшін бірнеше айнымалы функцияның шартты экстремумын табудың классикалық әдісін қолдануға болады. Сондай-ақ
дербес туындыларын аламыз және оларды нолге теңестіреміз. Нәтижесінде келесі теңдеулер жүйесін аламыз
(2. 8)
(2. 7) өрнекпен анықталған функция Лагранж функциясы, ал,
\[\lambda_{i}\]
- Лагранж көбейткіштері деп аталады. Егер
функциясы
нүктесінде экстремумға ие болса, онда (2. 8) жүйесінің шешімі
нүктесі болатындай
векторы табылады. Нәтижесінде, (2. 8) жүйені шешу арқылы
\[{}^{'}{\mathcal{N}}\]
функциясы экстремалды мәнге ие болатындай нүктелер жиыны табылады. Сондай-ақ бұл жағдайда глобалді максимум немесе минимум нүктелерін анықтау әдісі белгісіз болады. Бірақ, егерде жүйенің шешімі табылса, онда глобалді максимум (минимум) нүктесін анықтау үшін сәйкес нүктелердегі функцияның мәнін тапсақ жеткілікті. Егер
және
функциялары үшін олардың екінші ретті туындылары бар, үзіліссіз болса, онда (2. 8) жүйенің шешімі болатын нүктеде функцияның локалді экстремумының бар болу шартын шығаруға болады. Бірақ, бұл шарттың практикалық құндылығы жоғары емес.
Заңдылық бойынша (2. 8) жүйесінің бірнеше шешімі бар болатындықтан Лагранж көбейткіштері әдісі шектеулі қолданысқа ие болады. Лагранж көбейткіштері әдісін қолданған бірнеше мысал келтірейік.
Лагранж әдісін кейбір шектеулер теңсіздік түрінде болғанда және оның шешімі теріс емес мәндер қабылдаған жағдайда теориялық тұрғыда қолдануға болады. Қосымша айнымалылар енгізу арқылы шектеулі теңсіздіктерді теңдеулергеге келтіруге болады, бұл жерде қосымша айнымалылар теріс емес болу шартымен сәйкестендіріледі.
функциясы экстремалды мәнді облыстың шекарасында қалай қабылдаса, теріс емес октантаның ішкі нүктесінде де солай қабылдайды. Бірінші кезеңде (2. 8) жүйесінің теріс емес шешімдері табылады және шешім үшін айнымалының өзгеру облысына тиісті
\[{}^{'}{\mathcal{N}}\]
мәндері анықталады. Теріс емес октантаның шекарасын зерттеу үшін айнымалылардың бірі нөлге айналатын жағдайды қарастырамыз. Одан кейін дәл солай, бірақ, айнымалыларының саны
\[\mathcal{I}=\mathcal{I}=\mathcal{I}\]
болған есепті қарастырамыз. Бұл есеп үшін (2. 8) жүйесі құрылып барлық шешімдері және оған сәйкес
\[{}^{'}{\mathcal{N}}\]
мәндері табылады. Екі айнымалыны нөлге теңестіріп
\[\mathcal{I}=\mathcal{I}=\mathcal{I}\]
айнымалысы бар (бұндай есептердің саны
\[\frac{n!}{2!6i-\ }\Bigg)\]
-ге тең болады) және т. с. с есептерді қарастыру арқылы арқылы осындай
\[{\mathcal{N}}\]
есепті шешеміз. Соңғы кезеңде
\[n/\hbar\]
айнымалыны нөлге теңестіреміз, сонымен қатар қалған
\[{\dot{r}}{\dot{l}}{\dot{l}}\]
айнымалы бірмәнді анықталады. Бұл шешімдер үшін де
\[{}^{'}{\mathcal{N}}\]
мәндері есептеледі. Алынған барлық
\[{}^{'}{\mathcal{N}}\]
мәндері өзара теңестіру арқылы абсолюттік экстремум табылады.
§3. Дөңес және ойыс функциялар.
Алдағы уақытта дөңес және ойыс функциялар ұғымын көбірек қолданылатын болады. Бірнеше анықтамалар келтірейік. Айталық
\[\textstyle E^{n}\]
n өлшемді сызықтық кеңістігі берілсін. Дөңес
\[X E C\ \ \ n\]
жиынында берілген
\[f A\setminus\mathbf{\partial})\]
функциясын дөңес функция деп атаймыз, егер
\[X\]
жиынынан алынған кез келген
\[X^{(1)}\]
,
\[X^{(2)}\]
нүктесі және кез келген
\[01\leq\lambda\leq\]
үшін келесі теңсіздік орындалса:
(2. 9)
Көп жағдайда
\[X\]
жиыны
\[\textstyle E^{n}\]
кеңістігімен беттеседі немесе теріс емес октанта болады.
Дөңес
\[X\]
жиынында берілген
\[f A\setminus\mathbf{\partial})\]
функциясы ойыс функция деп аталады, егер
\[X\]
жиынынан алынған кез келген
\[X^{(1)}\]
,
\[X^{(2)}\]
нүктесі және кез келген
\[01\leq\lambda\leq\]
үшін келесі теңсіздік орындалса:
(2. 10)
Егер
\[f A\setminus\mathbf{\partial})\]
функциясы дөңес функция болса, онда
\[-f A\quad\quad\quad-f A\quad{\mathcal{)}}\]
функциясы ойыс функция болады және керісінше. Геометриялық тұрғыдан алғанда, егер
\[Z/{\mathfrak{X}}\quad(\quad)\]
- дөңес бет (
\[\eta\ \subseteq2\]
) болса, онда оның кез келген екі нүктесін қосатын кесінді берілген бетте немесе оның жоғарғы жағында жатады (2. 4 сурет) .
Сонымен қатар, функцияның ойыс және дөңестігі анықтама бойынша кез келген