Методы оптимизации композиционных систем, страница 15

вписывая в первый столбец таблицы А экспоненты при переменных в первом члене, во второй - экспоненты при переменных во втором члене и т.д. Таблица А чисел называется матрицей экспонент позинома (7.1).

1, L

Например, матрицей экспонент приведенного позинома g, является строка

4 =

Тогда соответствующий им позином можно записать в виде

/         \           1      2     1   1    2

g(x,y,z)=x + -yz +-xz + -y z.

7.2. Двойственная функция и двойственная задача

Для каждой задачи геометрического программирования может быть сформулирована так называемая двойственная задача, решение которой находится в самой тесной связи с решением


исходной задачи. Теория этих вопросов называется теорией двойственности.

Пусть дан некоторый позином жащих на отрезке АВ (исключая концы) (рис. 7.1). При т = 3 это будет множество точек (<^,^2,^3), принадлежащих треугольнику ABC, исключая его стороны (рис. 7.2), и т.д.


т      а      а



Рассмотрим функцию т положительных переменных 8У > 0,...Д„ > 0, определенную равенством

к !

(7.4)

\8к)

Функцию                      называют двойственной функцией (по отношению к позиному gfo ,.-,*„))• Подчеркнем, что числа сх,...,ст в выражении двойственной функции u(Sx,...,Sm) - это коэффициенты позинома g(xl9...9x„). Кроме того, экстремальные свойства двойственной функции и позинома связаны самым тесным образом.

Рассмотрим задачу:

найти max u(Sx,..., 8т) при условии, что

$><>,...,*. >о;                                                                                             (7-5)

Д+&+... + $.=!.                                                                     (7-6)

Таким образом, требуется найти такую точку (<?,",...,симплекса Q., которая определяет максимум двойственной функции

max^V..,<0 = ^,V-,^).

Эту задачу решают с помощью простой теоремы. Теорема 7.1. Наибольшее значение двойственной функции (7.4) на симплексе Q равно М = с, +...+ cw и достигается в точkq(c1/M,c2/M,...,cJM)gQ:



Множество Q точек (Sl9...,Sm) (иначе - наборов из т действительных чисел £,,...ДД удовлетворяющих ограничениям (7.5) и (7.6), называется в математике т-мерным открытым симтепсом. При т = 2 это будет множество точек (SUS2), ле-54


Q                         try       \M    M


\


Введем теперь понятие двойственной задачи. Рассмотрим систему линейных уравнений

an5l+anS2+... + alm8m =0

a2A+a22S2+... + a2m5m=0

(7.7)

a„A+aa2S2+ ... + anmSn =

где числа aik - это по-прежнему показатели степеней (экспоненты) при переменных х, в позиноме (7.1).

Обозначим через Л множество положительных решений системы (7.7). Очевидно, что AcQ, т.е. множество Л содержится в симплексе Q..

Задача. Найти

Ц) = тахф',...Д„)

(т.е. найти такое положительное решение (Д,...ДП) системы

(7.7), на котором двойственная функция u(Siy...,S/n) принимает наибольшее значение). Такая задача называется двойственной задачей (по отношению к задаче минимизации позинома (7.1) в области %. >0).

Предположим теперь, что позином (1.7) - регулярный, так что т

£ад=0, / = 1,2,...,/г.                                                                 (7.8)

Рассмотрим точку (cjM ,...,сп1/м), где М ~ с, +...+ ст.

Получим

fcf М   Л/ А=, Кроме того, учитывая (7.8)

Ы--ЬР^'--^п-       (7,0)

f

и

А/        —

*=1

Равенства (7.9) и (7.10) показывают, что (cjM,...,ст/М)& Л. Вычисляя значение двойственной функции t>(£,,...,£„,) в этой точке, получаем

1

£l  ft =П   *       =ГТ^

с /М+...+С /М

Следовательно,

max^lv..,(5w)>M.                                                                     (7.11)

л

С другой стороны, очевидно, из того, что Л с П, следует maxt^^.^^J^max^,,...,^),

а по теореме (7.1)

max ц

Таким образом, на основании (7.11) и (7.12) делаем вывод, что