2023年12月29日发(作者:吉林省初三二模数学试卷)
第32卷第5期 Vo1.32,No.5 西华大学学报(自然科学版) Journal of Xihua University・Natural Science 2013年9月 Sep.2013 ・基础学科・ 基于严格 一凸多目标规划最优性的充分条件的研究 刘雪杰,黄天民,陈尚云 (西南交通大学数学学院,四川成都610031) 摘要:在 一凸函数与 一伪凸函数的基础上定义了严格B一凸函数与严格曰一伪凸函数,得出了有效解存 在的充分条件。并在已有的充分条件的基础上对目标函数与约束条件的凸性条件加以改进,使问题的研究更具有 一般性。 关键词:多目标规划;曰一凸函数;严格B一凸函数;最优性 中图分类号:O221.6 文献标志码:A 文章编号:1673—159X(2013)05—0022—04 doi:10.3969/j.issn.1673—159X.2013.05.006 Research on Suficient Optimality Conditions Based on Strict B-convex fMulti——objective Programming LIU Xue-jie,HUANG Tian—min,CHEN Shang-yun (School ofMathematics,Southwest iaotfong University,Chengdu 610031 China) Abstract:Based on B—convex function and B-quasi convex function,the authors defined two new academic terms:strict B—convex function and strict B—quasi convex function.By doing this the sufficient condition of effective solutions existence was achieved.Moreo— ver,the convexity conditions of the objective function and the constraints conditions were improved,making the research of this problem more general Key words:multi—objective Programming;B-convex function;Strict B—convex function;optimality 最优性问题是数学规划研究中的一个基本问 题,而凸性的研究在多目标规划中起着十分重要的 作用。为了放宽最优性的条件,不少学者对凸性的 条件加以放宽,给出了一系列的广义凸函数的定 本文在文献[3]的基础上,定义了严格B一凸 函数与严格伪 一凸函数的定义,并得出了相应的 结论,而且本文还在[3]的基础上对目标函数与约 束条件的条件加以放宽,得到相应的结论。这就使 得该类多目标规划问题更具有一般性。 义,如Bector等1991在文献[1]中引入了曰一凸函 数和B一不变凸函数的概念,并讨论了它们的性质 以及与凸函数和不变凸函数的关系。在1993年 Bector等又在文献[2]中给出了B一拟凸函数与B 一1 基本概念及性质 定义1l2 设厂为定义在非空凸集 上函数, .伪凸函数的概念以及它们与日一凸函数之问的关 如果存在函数b: ×X×[0,1]一[0,1] 系,并且给出了在相应有限维多目标规划的最优性 的充分条件。文献[3]在可微B一凸函数,可微拟B 一使得.厂满足: 1) Ax+(1一A)M)≤Ab( ,U,A)f( )+(1一 Ab( ,U,A)) U),V ∈X,则称l厂在U点是日一凸 凸函数与可微伪B一凸函数等广义凸性的情形下 得到了一系列的多目标规划最优性的充分条件。 收稿日期:2012—12—15 的。如果厂在 上的每一点都是B一凸的,则称厂为 基金项目:中央高校科研费专项基金(SWJTU11ZT29) 作者简介:刘雪杰(1988一),女,硕士研究生,主要研究方向为多目标规划与多属性决策。 通信作者:黄天民(1958一),男,教授,博士生导师,主要研究方向为运筹与优化、智能信息与控制。E-mail:tmhuang@swjtu.edu.cn
第5期 刘雪杰,等:基于严格口一凸多目标规划最优性的充分条件的研究 上的日一凸函数。 2)若f( )≤_厂(M)= b( ,“,A)f[A +(1一 A) ]≤6( ,u,A) ),V ∈X,则称_厂在u点是拟 X×X×(0,1)一[0,1]使得 满足: A +(1一 A)//,)<A6( ,11,,A).厂( )+(1一Ab( , ,A))/_(M) V ∈X。 B一凸的。如果厂在 上的每一点都是拟B一凸的, 则称厂为 上的拟 一凸函数。 显然曰一凸函数是拟B一凸函数,但反过来不 一且Ⅱ A +A( — ))一-厂(11,)< A6( , ,A)[ )一 )],又’.‘ 在 上可微 ・..由微分中值定理知A( —l,L) vf(11,+AO( — 定成立,文献[2]中给出了反例,当.厂可微时在文 ))<A6( ,“,A)[厂( )-f(11,)], 献[3]中给出定义1中的等价定义。 定义2 设.厂为定义在非空凸集 上的可微 函数,如果对于V ∈ , ∈ 都存在b( ,“)= liar b( , ,A),使得: ^— 1)( 一“) l厂(u)≤6( , )[f( )一f( )]成 立,则称.厂在“点是 一凸的。 2)若对于满足条件f( )≤/( )的一切 ∈X, 都有b( ,/Z)( 一/d,) ’vf(“)≤0,则称-厂在“点是拟 B一凸的。 定义3l2 设-厂为定义在非空凸集 上的一个 实值可微函数,如果对于V ∈ ,//,∈ 都存在6: X× ×[0,1]— [0,1],且6( ,//,)=liar 6( ,“,A), ^—砌 使得当( — ) -厂(“)≥0时,有6( ,/Z)f( )≥ 6( , ) //,),则称/在/d,点是伪 一凸的,如果厂在 上的每一点都是伪 一凸的,则称_厂为 上的伪 一凸函数。 类似的可以给出严格日一凸函数的定义与严格 格伪 一凸函数的定义并得出相应的结论。 定义4设厂为定义在非空凸集 上的函数, 如果存在函数6:X× ×(0,1)一[0,1]使得-厂满足: -厂(A +(1一A)M)<Ab( ,“,A)_厂( )+(1一 A6( ,“,A))f( ),V ∈X,则称厂在 点是严格 B一凸的,如果.厂在 上的每一点都是严格日一凸 的,则称.厂为 上的严格 一凸函数。 定理1 若.厂为定义在非空凸集 上的一个实 值可微函数 在 上是严格 一凸函数的充要条件 是:对于V ∈X,“∈ 都存在b( ,M)=liar 6( ,M, A—哪 A)且b(x,“)∈[0,1]使得( —u) Vf( )<b( , ) [厂( )一厂( )]。 证明:==>)设//,为 内的任意一点,下证-厂在/Z 点时成立。 ・..厂在 上是严格B一凸函数,故存在函数b: 0<0<1,两边消去A得( — ) l厂(“+A ( 一11,))<6( ,u,A)[ )一 11,)], 同时对两边取极限:当A 时,( 一“) vf(11,) <6( ,11,) ) “)]。 =)令11,=kx1+(1一 ) 2 V 1, 2∈X ∈[0,1] 由题意知,V ∈ 存在6( ,11,)=liar b(x,M,A)使得 A—’U ( 一“) vf(“)<6( ,“)[-厂( )一_厂(u)],所以当 = 1时,有( l一 1一(1一 ) 2) vf(kxl+(1一 ) 2)<6( 1,kx1+(1一 ) 2)[厂( 1)一 1+(1一 ) )] 化简知(1一 )( 一 :) ( +(1一 ) ) <6( 1,kx1+(1一 ) 2)[f( 1)一_厂( 1+(1一 ) )] (1) 同理当 = :时,有( 一 。一(1一 ) 2) l+(1一k)x2)<6( 2,kx1+(1一 k)x )[ :)一 +(1一k)x:)], 化简得一 ( 一 2) ( +(1一 ) :)<b ( ,kx +(1一 ) )[ )一 +(1一k)x:)] (2) 将(1)× +(2)×(1一 )得 [ 6( 1,kx1+(1一 ) 2)+(1一 )6( 2,kx1+ (1一 ) d2)] 1+(1一k)x2)< b( 。,kx +(1一 ) 2) 1)+(1一 )6( 2,kxl+(1一 ) 2)-厂( 2), 又b( 1, l+(1一 ) 2)与b( 2,kx1+(1一 后) )非负且不可能同时为零, ・..将不等式两端同时除以 b( 。,kx +(1一 ) 2)+(1一 )6( 2,kx +(1一 ) 2)得 _厂( 1+(1一 ) 2)< 6( l, 1+(1-k)x2 1) b(xl,kxl+(1-k)x2)+(1-k)b(x2, 1+(1-l ̄)x2) (1一 )b( 2,kxl+(1一k)x2)L厂( 2) b(x1,kx1+(1一 ) 2)+(1-k)b(x2, 1+( —k)X2)
西华大学学报・自然科学版 2013年 ]bl( 1, 2, )= 6( 1, 1+(1一 ) 2) (互一 0) g,( 0)<62( , 0)[gl(互)一 g,( 。)]≤O, b(x1, 1+(1一k)x2)+(1一 )b(x2,kx1+(1一k)x2) ( 一 o) Vh(xo)<6,( , 。)[ (互)一’ ∈[0,1],且 (1-l ̄)b(x2, 1+(1一 ) 2) 后b(x2, 1+(1-k)x2)+(1-k)b(x2,- 1+(1-k)x2) 1一kb1( 1, 2, )∈[0,1]。 从而_厂( 。+(1一 ) 2)< 6L厂( 1)+(1一 肋。) :)即厂在 上是严格日一凸的。证毕。 定义5设.厂为定义在非空凸集 上的一个实 值可微函数,如果对于V ∈ ,11,∈ 都存在b( , ) =liar b(x,“,A),使得当( 一 ) (u)i>0时,都 有b(x, )厂( )>6( , )厂(“),则称_厂在 点是严格 伪日一凸的。如果.厂在 上的每一点都是严格伪 B一凸的,则称厂为 上的严格伪曰一凸函数。 2 主要结论 考虑多目标规划 (VP)minf(x)=( ( ),f2( ),… ( )) s.t.』g( )≤o ∈ 【h( )=0 其中 cR 为一个开集 : ,g: R ,h: —R ,N={1,2…,17,}, X ={ ∈ lg( )≤0,h( )=0},记,={i∈N Ig ( )=0,对于某些固定的 }。 仿照文献[3]中的定理3.1,可以得到: 定理2设 。∈X ,g,,h是可微函数,如果 1)存在“∈R /{0}, ∈I,W∈R 使得[ _厂 ( 0)]“ +[ g,( 0)] +[V h( o)]钆) =0且g ( o)≤0,h( o)=0; 2)存在b ( ,“)=liar( ,M,A)≥0,i=1,2,3 使得 在 。处是严格B一凸的,g,,h为B一凸的,则 。是( )的有效解。 证明:假设 不是( )的有效解,则存在互∈ 使得 )≤ 。),g(互)≤0, (互)=0,即 互)一 o)≤O,这里,={i∈NIg ( 0)=0},贝0 g,( )≤ g,( o)=0,h( )一h( o)≤0, 由2)知,( 一 。) vf(x。)<6 ( , 。)If( )一 。)]≤0, h( 。)]≤0, 将上述3式分别作乘 , ,'tO 再相加得(互一 。) {[Vf( 。)] +[ g,( 。)] +[V h( 。)] }<0,与1)矛盾.・. 。是( )的有效解。 如果将上述结论中把I厂换成是在 。处B一凸 的,g,在 。处是严格 一凸的,且 >0上述结论仍 成立(这里相对于文献[3],得出了有效解存在的充 分条件)。 在文献[2]中给出了,如果-厂在 上是 一凸 的,则显然是拟B一凸的,反之则不成立。 考虑若将-厂的B一凸性减弱,于是得到: - 定理3设 。∈xf,g,,h是可微函数,如果 1)存在“∈R , ∈R /{0}, ∈R 使得 [vf(x。)]“ +[Vg,( ) +[Vh( 。)] =0且 g( 0)≤0,h( o)=0; 2)存在b( ,11,)=]iar 6( ,“,A)I>0使得f,h在 A—山 。处是拟 一凸的,g,为严格伪 一凸的,则 。是 (VP)的有效解。 证明:假设 不是( )的有效解,则存在 ∈ 使得l厂( ) 。),g( )≤0,h(互)=0,这里,= { ∈Nl g ( 。)=0},贝0 g,( )≤g,( o)=0,h( )一 h( 。)≤0, . f,h在 。处是拟曰一凸的,即存在6 ( ,u)=liar b ( ,u,人)>10,i=1,3使得6l(互, 0) ^—.u ( 一 。) vf(x0)≤0,63(互, 。)( 一 。) Vh( 0)≤ 0但每个6 ( ,“)I>0,i=1,3,从而( — 。) ( 。) ≤0,(五一 o) Vh( 0)≤0。由1)知( 一 。) g, ( 。)I>0,又’.‘g,在 。点为严格伪日一凸的, ・..存在62( ,M)=liar 62( , ,入)≥0。使得 ^— U 62( , 0)g,( )>62( , 0)g,( 0)。 ・..g,( )>g,( 。),矛盾,... 。是(VP)的有 效解。 事实上由定义可直接得出如果 在 上是严格 B一凸的,则显然是严格伪 一凸的,反之不然。此 时将.厂换为严格伪B一凸的,则得到; 定理4设 。∈ f,g,,h是可微函数,如果
第5期 刘雪杰,等:基于严格曰一凸多目标规划最优性的充分条件的研究 1)存在“∈R /{0}, ∈IV,w∈Rq使得 [Vf(x。)]u +[ g,( 。)] +[Vh(x。)]w =0且 g( )≤0,h( )=0; 3 结语 本文在文献[3]的基础上,对于日一凸规划的 目标函数和约束条件加以改善,使该类问题的实际 研究更具有一般性。但是对于该类问题的研究还 有更多的办法,本文只从一个简单的方面进行了 论述。 参考文献 [1]Bector C R,Singh C.B—vex Functions[J].Journal ofOptimiza— tion Theory and Applications,1991(2):237—253. 2)存在b ( ,u)=lim b ( ,u,A)I>0,i=1,2,3 使得,在 。处是严格伪B一凸的,g,,h为拟 一凸 的,则‰是( )的有效解。 证明:假设 。不是( )的有效解,则存在 ∈X 使得,(x) 。),g( )≤0, (互)=0,这里,={i∈N Ig ( 。)=0},贝0g,( )≤g,( o)=0,h( )一h(xo)≤ 0。由2)知,存在b ( ,u)=lia rb ( , ,A)I>0,i=2, 3使得 b2( , o)( — 0) g,( o)≤0,b3( , 0)( — 0[2]Bector C R,Suneja S K,Lalitha C S.Generalized B—vex Func— tions and Generliazed B—vex Programming[J].Journal of Optimization Theory and Applications,1993(2):561—576. [3]张庆祥.B一凸和B一不变凸多目标规划的最优性条件[J]. 延安大学学报:自然科学版,1997(2):27—31. ) Vh( 0)≤0 ・..(互一 。)T[Vg,( 。)] ≤0, [4]胡毓达,孟志青.凸分析与非光滑分析[M].上海:上海科技 出版社,2000(9):88—1l1. (X— o) [Vh(x0)]w ≤0 即(互一 。) {[ g,( o)] + [Vh(x。)]w }≤0 ・..[5]徐玖平,李军.多目标决策的理论与方法[M].北京:清华大 学出版社,2006(4):48—58. [6]杨雷,胡毓达.拓扑向量空间多目标规划锥有效解的广义最 优性的充分条件[J].上海交通大学学报,2002(2):281—285. [7]胡毓达,孙江尔.多目标规划的几个最优性的充分性条件 [J].上海交通大学学报,1994(3):89—93. (互一 。)_r[Vf(x。)]“ I>0 又’.。/在 。处是严格伪B一凸的,...存在b ( , 0)=lim bl( , o,A)使得b1( , 0) x)> [8]姜艳,张庆祥.一类不可微凸多目标规划解的最优性条件 [J].延安大学学报:自然科学版,2010(1):17—21. b (x,x0) 。)且0≤b。(x, )≤1,.・.f( )>/( 。), 矛盾,.・. 是(VP)的有效解。 ●●一●◆●◆一◆◆◆◆ ◆●◆◆◆◆◆◆◆◆●(编校:叶超) ◆● ◆◆一-◆-◆◆◆◆◆◆●●◆●●◆●◆◆◆ (上接第21页) dride Source[J].Asian Journal of Chemisty,2010,22(6):4141r 4149. 3 小结 本文首次以二氢吡啶为氢源,在无催化条件下 [5]hoh T,Nagata K,Miyazaki M,et a1.A Selective Reductive Amination of Aldehydes by the Use of Hantzseh Dihydropyridines as Re— duetant[J].Tetrahedron,2004,60:6649—6655. [6]Zhang M,Yang H,Zhang Y,et a1.Direct Reductive Amina- tion of Aromatic Aldehydes Catalyzed by Gold(I)Complex under Transfer 实现了醛亚胺的还原。虽然该反应体系对脂肪族 胺类的亚胺以及酮亚胺没有作用,但是对芳香族胺 的醛亚胺有很好的效果,最高收率达到了99%,为 这类亚胺的还原以及相应仲胺的合成提供了一简 洁、高效的方法。 参考文献 [1]Ouellet S G,Walji A M,MacMillan W C.Enantioselective Or— ganocatalytie Transfer Hydrogenation Reactions Using Hantzsch Esters Hydrogenation Conditions[J].Chemical Communications,201 1,47: 6605—6607. [7]hoh T,Nagata K,Kurihara K,et a1.Reductive Amination of Aldehydes and Ketones by a Hantzsch Dihydropyridine Using Scandium Tri?ate as a Catlayst[J].Tetrahedron Letters,2002,43:3105—3108. [8]hoh T,Nagata K,Miyazaki M,et a1.A Selective Reductive Amination of Aldehydes by the Use of Hantzsch Dihydropyridines as Re- [J].Accounts of Chemical Research,2007,40:1327—1339. [2]Akiyama T,hoh J,Fuchibe K.Recent Progress in Chiral Br— nsted Acid Catlysias[J].Advanced Synthesis&Catalysis,2006,348: 999—10l0. ductant[J].Tetrahedron,2004,60:6649—6655. [9]Zhang Z,Gao J,Xia J,et a1.Solvent—free Mechanochemical and one—.pot Reductive Benzylizations of Malononitilre and 4——methylan-- iline Using Hantzsch 1,4一dihydropyridine as the Reductant[J].Organ・ ic&Biomolecular Chemistry,2005,3:1617—1619. [3]You S L.Recent Developments in Asymmetirc Transfer Hydro- genation with Hantzseh Esters:A Biomimetic Approach[J].Chemistry A- sian Journal,2007(2):820—827. [1O]Zhang Z,Schreiner P R.Thiourea-Catalyzed Transfer Hydro- genation of Aldinfines[J].Synletters,2007,9:1455—1457. [4]Wang Z Y,Jiang Z J.Recent Advances in Enantioselective Or- ganocatalytie Reduction of C=N Bonds with Hantzsch Esters as the Hy— (编校:叶超)
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