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词条 凸分析
释义 tufenxi
凸分析(卷名:数学)
convex analysis
  研究凸性的一门学科。它主要由凸集、(凸)多包形和凸函数三部分所组成。所谓凸集,是指一个集A,当x1x2属于A则连接x1x2的线段也属于A。若A是有限多个点x1x2,…,xk+1的凸包,即,则此凸集称为一(凸)多包形。若(x1x2,…,xk+1)的维数为k,则此多包形称为k维单纯形。若A为有限多个半闭空间的交,即A,则称A为一多面集。一个函数ƒ(x)称为在凸集A上的凸函数,意即当x1x2属于A时,不等式 对所有的0 ≤λ≤1都成立。若对所有x1Ax2Aλ∈[0,1],上述不等式以严格不等号“<”成立,则称ƒ(x)在A上为严格凸的。若将上述不等式的“≤”改为“≥”,则称ƒ(x)为A上的凹函数,相应的有严格凹函数。由于当ƒ(λ)为凹时,-ƒ(x)即为凸的,故凹函数不作为单独研究的对象。
  凸集理论主要包括:分离定理,即两个无公共内点的凸集必可为一平面分开;支撑定理,即过一凸集A的一边界点,必可作一平面使A全位于此平面之一侧;一凸集到另一凸集的连续映射的性质,例如布劳威尔不动点定理等。此外,关于各种锥的性质、若干个凸集作成的集合的组合性质等也是其研究的课题。
  多包形理论主要是研究多包形的代数性质、组合性质和度量性质。代数性质是指有关多包形的维数、基、代数表达式等的情况;组合性质则指有关其顶点数ƒ0,边数ƒ1,面数ƒ2,…,ƒkƒi表示i维面的数目)之间的关系。例如在三维空间中的欧拉定理(ƒ0ƒ1+ƒ2=2)即为一例。其基本问题之一是:什么样的k+1个正整数ƒ0ƒ1,…,ƒk分别是一个k+1维多包形的顶点数、边数和面数?
  凸函数理论主要包括有关凸函数的微分性质(导数、次梯度、次微分)和凸函数列的极限函数(若其存在)的性质,以及对偶性质等等。
  虽然某些有关凸性的结果可追溯到18世纪中叶,但是近代的凸分析则在20世纪由H.闵科夫斯基、C.卡拉西奥多里等人创始的。他们对于多包形作了深入的研究,奠定了有关的基本理论。在20世纪中叶,由于最优化理论的发展,许多的基本理论问题皆涉及到凸性,使凸分析日益受到重视而深入发展。凸性、次梯度等在离散数学方面也受到注意。
  参考书目
 A.Brondsted,An Introduction to Convex Polytopes,Springer-Verlag, New York, 1983.
 R.T.Rockafellar,Convex Analysis,Princeton Univ.Press, Princeton, 1970.
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更新时间:2024/11/5 5:12:33