凸函数判定方法的研究要点

凸函数判定方法的研究要点
凸函数判定方法的研究要点

凸函数判定方法的研究

鸡冠山九年一贯制学校

张岩

2013年12月15日

目录

摘要 (ii)

关键词 (ii)

Abstract (ii)

Key words (ii)

前言 (iii)

一、凸函数的基本理论 (1)

1、预备知识 (1)

2、凸函数的概念及性质 (2)

二、凸函数的判定方法 (4)

(一)一元函数凸性的判定方法 (4)

1、利用作图判断函数凸性 (4)

2、其它判定方法 (5)

(二)多元函数凸性的判定方法 (8)

1、多元凸函数的有关概念 (8)

2、多元函数凸性的判定方法 (9)

三、凸函数几个其他判定方法 (12)

四、总结 (14)

参考文献 (14)

致谢 (15)

凸函数判定方法的研究

摘要:凸函数是一类非常重要的函数,借助它的凸性可以科学准确地描述函数图像,而且可以用于不等式的证明。同时,凸函数也是优化问题中重要的研究对象,研究的内容非常丰富,研究的结果已在许多领域得到广泛的应用,因此凸函数及其性质以及凸性判定的充要条件的研究就显得尤为重要。本文首先给出了凸函数的一些基本概念和结论,然后针对一元和多元函数,对凸函数的判定做了研究和讨论,本文最后也给出几种新的判定凸函数的方法。

关键词:凸函数;梯度;Hesse 矩阵;泰勒定理

Abstract: Convex function is a kind of very important functions, with the help of its convexity we can accurately describe the graph of functions and it can also be used to prove the inequalities. As the significant object in optimization problems, the contents about convex functions we study are very abundant, the results obtained so far has been applied to many fields. Therefore, the topic we concern about is deserved to be discussed. In this paper, we firstly present some basic definitions and properties of convex functions, then aiming at the univariate function and multi-variable functions we give several criterions for determining the convexity of functions. Finally, some new principles are also given.

Key words:Convex function; Gradient; Hesse matrix; Taylor Theorem

前言

提起凸函数,人们都会想起它的许多良好性质和在数学中的重要作用。的确,凸函数是一个十分重要的数学概念,它在纯粹数学和应用数学的众多领域中具有广泛的应用。在数学分析和高等数学教材中,函数的凹性和凸性一直都占据着重要的位置,关于这两个性质的考查也常常见诸于练习和考试中.

凸函数是一类非常重要的函数,广泛应用于数学规划,控制论等领域,函数凸性是数学分析专攻的一个重要概念,它在判定函数的极值、研究函数的图象以及证明不等式诸方面都有广泛的应用。凸分析作为数学的一个比较年轻的分支,是在50年代以后随着数学规划,最优控制理论、数理经济学等应用数学学科的兴起而发展起来的。运筹学是在二十世纪四十年代才开始兴起的一门分支。运筹学的创始人定义运筹学是:“管理系统的人为了获得关于系统运行的最优解而必须使用的一种科学方法。”它使用许多数学工具(包括概率统计、数理分析、线性代数等)和逻辑判断方法,来研究系统中的人、财、物的组织管理、筹划调度等问题,以期发挥最大的效益。随着科学技术和生产的发展,运筹学已渗入很多领域里,发挥了越来越重要的作用。但是,凸分析的局限性也是很明显的,实际问题中的大量函数是非凸的,因此,各种广义凸函数的定义相继出现,特别是近年来,“非凸分析”或更一般的“非光滑分析”已成为引人注目的热门课题,它们是凸分析的拓广和发展。

本文主要从凸函数出发给出凸函数的一些简单性质及一些重要的性质,然后给出了凸函数的几个等价定义并加以说明,然后利用函数图象判定函数的凸性,接下来给出了一些一元函数的判定方法并结合实例给出了判定函数凸性的一些等价条件,接着给出多元函数的判定方法及其应用,最后,又介绍了判定函数凸性的几个其他的方法。

一、凸函数的基本理论

(一)预备知识

1.梯度:若n 元函数()f x 对自变量12(,,,)T n x x x x =…的各分量i x 的偏导数

()

i

f x x ??(1,2,)i n =…都存在,则称函数()f x 在x 处一阶可导,并称向量 12()()()()(

,)T

n

f x f x f x f x x x x ????=???,..., 为函数()f x 在x 处的梯度或一阶导数。

2 . Hesse 矩阵:若n 元函数()f x 具有二阶偏导数,即2()

(,1,2,)i j f x i j n x x ?=??…,都

存在,则称矩阵

22211121222221

22

2222

1

2

()()()()()()()()()()n n n n n n f x f x f x x x x x x x f x f x f x f x x x x x x x f x f x f x x x x x x x ??

???

??????? ? ?

???

??=?????? ? ?

? ?

???

?????????

┅┅

┇┇┇┅

为()f x 在x 处的Hesse 矩阵(海色矩阵)。 3. 泰勒展式

(1)一阶泰勒展式:设()f x 在点_

x 处具有一阶连续偏导,则()f x 在点_

x 处的泰勒展开式

____

()()()()()f x f x f x x x x x ο=+?-+-

其中_

()x x ο-为变量

_

x x -的高阶无穷小量_

()x x →,或者

_

_

()()()()T

f x f x f x x ξ=+?-,其中_

_

()(01)x x x ξθθ=+-<<。

(2)二阶泰勒展式:设()f x 在点_

x 处二阶连续可微(或具有二阶连续偏导数),

则()f x 在点_

x 处的二阶泰勒展开式为

2

_

_

_

____

2

1()()()()()()()()2

T T f x f x f x x x x x f x x x x x ο=+?-+-?-+-

或者 _

__

__

2

1()()()()()()()2

T

T f x f x f x x x x x f x x ξ=+?-+-?-,

其中 __

()(01)x x x ξθθ=+-<<。

(二)凸函数的概念及性质

定义 1.1 设函数()f x 在区间I 上有定义, 若12,x x I ?∈,总有

()()()121211

()22

f x x f x f x ??+≤+ ??? (1.1)

则称()f x 为I 上的凸函数. 若在定义 1.1中当12x x ≠且不等式严格成立, 则称

()f x 为I 上的严格凸函数.

定义 1.2 设()f x 为定义在区间I 上的函数, 若对I 上的任意两点12,x x 和任意的()0,1λ∈总有

()()1222(1)()1()f x x f x f x λλλλ+-≤+- (1.2)

则称()f x 为I 上的凸函数.若(1.2)改为严格不等式,则称()f x 为严恪凸函数 定义 1.3 设函数()f x 在区间I 上有定义,若()12,,2n x x x I n ?∈≥…,,总有

()()()1212+n n f x f x f x x x x f n n +++++??≤

???…… (1.3) 则称()f x 为I 上的凸函数.

1.凸函数的一些基本性质

(1)若()x f 1、()x f 2均为[]b a ,上的凸函数,则()()x f x f 21+也是[]b a ,上的凸函数。

(2)设()x f 为[]b a ,上的凸函数,k 为正常数,则()x kf 也为[]b a ,上的凸

函数。

(3)设()x f u =为[]b a ,上的凸函数,()u g 在[]b a ,上单调递增,且也为

[]b a ,上的凸函数,则复合函数()()x f g 也是[]b a ,上的凸函数。

(4)若()x f u =是奇函数,且当0≥x 时,()x f u =是凸函数,则当0≤x 时,()x f u =是凹函数。

(5)若()x f u =是偶函数,且当0≥x 时,()x f u =是凸函数,则当0≥x 时,()x f u =是凸函数。

(6)若()x f y =是[]b a ,上的连续递增的凸函数,则()y f x 1-=是递增的凹函数。

(7)若()x f y =是定义在区间()b a ,上的凸函数,则()x f y =在()b a ,上连续。

(8)若()x f y =是()+∞∞-,上的凸函数且不恒为常数,则存在一点c 使得()x f y =在()c ,∞-上递减,在()+∞,c 上递增。

2.凸函数的一些重要性质

性质1.1 设函数()f x 在I 上连续,若()f x 是I 上Jensen 意义下的凸函数,则

12,x x I ?∈及[]0,1λ∈都有(1.2)成立。

性质 1.2 (性质1的逆命题)设()f x 是定义在区间I 上的, 若对12,x x I ?∈ ,

[]0,1λ∈都有()()1222(1)()1()f x x f x f x λλλλ+-≤+-,则()f x 在I 内连续。

性质 1.3 若()f x 在区间I 上连续,且满足 ()()()21

122121

x x x x f x f x f x x x x x --≤

+-- 其中12,x x I ∈,则()f x 是I 上的凸函数。

性质 1.4 若()f x 是闭区间[a,b]上有界的凸函数,()f x 在[a,b]内必连续。

性质 1.5 若函数()f x 是区间I 上的连续凸函数, 则有

1) 函数()f x 在I 内处处存在左、右导数()'f x -与()'f x + , 且()()''f x f x -+≤; 2) ()'f x -与()'f x +都是x 的不减函数.

二、凸函数的判定方法

(一)一元函数凸性的判定方法

1.利用作图判断函数凸性

x 3

x 2

x 1

B C

A

O

图1-1

上图是一个凸函数()f x 的几何图像,其中12(1)x x x λλ=+-,1()A f x =,

2()A f x =,(1)C A B λλ=+-。若函数()y f x =在区间I 内有定义,如果对于

12,x x I ?∈,连接11(,())x f x 和22(,())x f x 两点的弦都在介于这两点的弧段之下,则可以判定(由定义1.1)该函数在区间I 内是凸函数。定义1.1是对凸函数的几何特性的直观描述,可以通过作图判断函数的凸性。

2.其它判定方法

引理 2.1 f 为I 上的凸函数的的充要条件是:对I 上的任意三点123x x x <<, 总有

()()()()

21322132

f x f x f x f x x x x x --≤

-- (2.1) 定理 2.1 设函数()f x 在区间I 可导,()f x 在区间I 内是凸函数

?12,x x I ?∈,且12x x ≤,有()()12f x f x ''≤。

证明:必要性 若()f x 在区间I 上式凸函数,且12,x x I ?∈且12:x x x x ?<<, 由(2.1)式有

()()()()

1212

f x f x f x f x x x x x --≤

-- 已知函数()f x 在1x 与2x 皆连续可导,根据极限保号性定理有

()()12'112()f x f x f x x x -≤

- ()()21'221

()f x f x f x x x -≤-

于是 ()()()()

1221''121221

()()f x f x f x f x f x f x x x x x --≤

≤≤--

充分性:123,,x x x I ?∈,且12x x x <<,根据微分中值定理,

121122,:x x x ξξξξ?<<<<

有()()1'

11()f x f x f x x ξ-=-与()()

2'22

()f x f x f x x ξ-=-。已知''12()()f f ξξ≤即

()()()()

1212f x f x f x f x x x x x --≤

-- 由引理(2.1)知函数()f x 在I 上是凸的。 定理 2.2 设函数()f x 在区间I 可导, ()f x 在区间I 内是凸函数?曲线

()y f x =位于它们的任意一点切线的上方。

证明:必要性 0x I ?∈,曲线()y f x =在点00(,())x f x 的切线方程

'000()()()()y x f x f x x x =--,从而 '000()()()()()()f x y x f x f x f x x x -=---=

''''00000()()()()[(()()]()f x x f x x x f f x x x ξξ---=--,其中ξ在x 与0x 之间,若函数()f x 在I 上是凸的,由定理1,则''0()()f f x ξ-与0x x -同号,于是x I ?∈,有

()()0f x g x -≥。即曲线()y f x =在其上任意点00(,())x f x 的切线上方。

充分性 若0,x x I ?∈,有'000()()()()()()0f x y x f x f x f x x x -=---≥,于是

12,,x x x I ?∈,且12x x x <<,有

()()()()

1212f x f x f x f x x x x x

--≤

--由引理1, ()f x 在I 上是凸函数。

定理 2.3 设函数()f x 在区间I 上存在二阶导数, ()f x 在区间I 内是凸函数

?x I ?∈,有()0f x ''≥。

证明:必要性 12,x x I ?∈,且12x x <,已知()f x 在区间I 上是凸函数,根据 定理 2有 '12122()()()()f x f x x x f x ≥-+ 与 '21211()()()()f x f x x x f x ≥-+ 从而 ''211221()()

()()()

f x f x f x f x x x -≤

≤-

即函数'()f x 在区间I 上单调增加,于是又 x I ?∈有()0f x ''≥。 充分性 12,(,)x x a b ?∈,由泰勒公式,'22112121()

()()()()()2!

f f x f x f x x x x x ξ=+-+

- 其中ξ在1x 与2x 之间,已知x I ?∈有()0f x ''≥,则'21121()()()()f x f x f x x x ≥+-,即()f x 在区间I 上是凸函数。

定理 2.4 设()f x 在区间I 上有定义, 则()f x 在区间I 内为凸函数当且仅当

?123,,x x x I ∈,且123x x x <<有

()()()()()()

213132213132

f x f x f x f x f x f x x x x x x x ---≤≤

--- 证明:必要性 已知()f x 在区间I 上为凸函数,有定义13,x x I ?∈,设13x x <,有

()()1313(1)()1()f x x f x f x λλλλ+-≤+-

(2.2) 将

31212131()()

()()()()

f x f x f x f x x x x x --≤--乘以21()x x -移项变形可知:

3221

2313131

()()()x x x x f x f x f x x x x x --≤

+-- (2.3)

可见213(,)x x x ?∈,令21

31x x x x λ-=

-时,则3231

1x x x x λ--=-, 3221

313123131

(1)x x x x x x x x x x x x x λλ--+-=

+=-- 从而由(2.2)式可推到(2.3)式。 同理类推,由(1.2)得

31323132

()()()()

f x f x f x f x x x x x --≤

--。 充分性 123,,x x x I ?∈且123x x x <<,有

()()()()()()

213132213132

f x f x f x f x f x f x x x x x x x ---≤≤

--- 若(0,1)x ?∈,令231(1)x x x λλ=+-,则21

31

x x x x λ-=-, 从而由(2.3)式可推到(2.2)式。 同理类推,由

31323132

()()()()

f x f x f x f x x x x x --≤

--推得(2.2)式。 定理 2.5 若()f x 在区间I 上连续,且满足

()()()

112

21101

x f x x f x x f x ≥

其中12,x x I ∈,则()f x 是I 上的凸函数。 下面举几个例题说明这些判别方法的使用。

例 2.1 求证,a b R ?∈,有1

()2

a b a b e e e +≤+

证明:,a b R ?∈,不妨设a b <,考察函数x y e =,因为'''0x y y e ==>,故x

y e =是R 上的凸函数。

令1x a =,22

a b

x +=,3x b =,由定理2.5知

11223

31()

1()01()

x f x x f x x f x ≥,

即 2

11

021a a b b

a

e a b

e

b

e ++≥,

故 2

10

020a

a b

a b a

a

e b a

e

e b a

e e +--≥--,

故 2()()()02a b

b a

a b a e e b a e e +-----≥, 所以 21()2

a b

b a

a e e e e +-≥-,

因此 1

()2

a b a b e e e +≤+。

例 2.2 证明不等式1()(

)(0,0,,1)22

n n n

x y x y x y x y n ++>>>≠>成立。 证明: 取函数(),((0,))n f t t t =∈+∞

'1''2(),()(1),((0,))n n f t nt f t n n t t --==-∈+∞ 当1n >时,''()0f t >,((0,))t ∈+∞ 因此,()n f t t =在(0,)+∞内是凸函数, 故对任何0,0,x y x y >>≠,恒有

1[()()]()22

x y

f x f y f ++>, 即不等式1()(

)(0,0,,1)22

n n n

x y x y x y x y n ++>>>≠>成立

(二)多元函数凸性的判定方法

1.多元凸函数的有关概念

定义 2.1 设n D R ?,对12,x D x D ?∈∈,数[]0,1λ∈, 1x 及2x 为n 维向量,若均

有12(1)x x D λλ+-∈,则称D 为凸集,即如果D 中的任意两点1x ,2x 的连线也在D 内,则称D 为n R 中的一个凸集。

多元凸函数的定义可由一元凸函数的定义推广得到。 定义 2.2 设n D R ?为非空凸集, ,,(0,1)x y D λ?∈?∈,若有

()()(1))()1()f x y f x f y λλλλ+-≤+-,

则(,)f x y 为D 上的凸函数;若上述为严格不等式,则(,)f x y 是D 上的严格凸 函数。

我们可以利用函数的梯度和二阶偏导数矩阵(Hesse 矩阵)来判断多元函数的凸性。

2.多元函数凸性的判定方法

定理 2.6 设()x f 为凸集n R D ?内可微函数,则()x f 为D 内的凸函数的充要条件是:对()()()x x f x f x x f ,D x x ,D x T

??+≥?+∈?+∈?,其中

12n x x x x ?? ? ?= ? ???… 12n x x x x ??? ?? ??= ? ????… ()12

n f x

f x gradf x f x ???

?? ? ?? ??= ? ?

?? ? ?

??

?▽… 12(,,)T n x x x x =…,

证明: 必要性 设()f x 为D 内的凸函数,对[]0,1α?∈,恒有 [()(1)]()(1)()f x x x f x x f x αααα+?+-≤+?+-

()()

()()f x x f x f x x f x αα

+?-≤+?-

令α从正趋向于0,则0

()()

lim ()T f x x f x f x x ααα

+

→+?-=??,所以

()()()T f x x f x x f x ??≤+?-

充分性 设x D ?∈,x x D +?∈,有()()()T f x x f x f x x +?≥+??成立。

设12,x x D ∈,令12(1)x x x αα=+-,01α<<,则

11()()()()T f x f x f x x x ≥+?- (2.6) 22()()()()T f x f x f x x x ≥+?- (2.7)

α×(2.6)+(1)α-×(2.7)式得:

12121()(1)()()()[()(1)()]T f x f x f x f x x x x x αααα+-≥+?-+--

12()(1)()()f x f x f x αα+-≥ 即

1212()(1)()[(1)]f x f x f x x αααα+-≥+-

所以,()f x 是D 内的凸函数。

定理 2.7 ()f x 是定义在凸集n D R ?内的二次可微函数,则()f x 为D 内的凸函数的充要条件为()f x 的二阶偏导数矩阵()2f x ▽处处半正定。类似的,()f x 为

D 内严格凸函数的充要条件为()2f x ▽处处正定。

证明: 必要性 设2()A f x =?,对任意的x ?,由泰勒公式得:

1

()()()2

T T f x x f x f x x x A x +?=+??+??

由题意知()()()T f x x f x f x x +?≥+??,所以0T x A x ??≥, 即2()A f x =?处处半正定。 充分性 由泰勒公式得

1

()()()2

T T f x x f x f x x x A x +?=+??+??

若A 处处半正定,对任意x ?,恒有0T x A x ??≥,则()()()T f x x f x f x x +?≥+?? 由定理 2.6 知,()f x 为D 内的凸函数。

例 2.3 求证:二元函数22(,)2f x y x xy y x y =-+++为2R 上的凸函数。 (证法一)证明:因为

()()221(,)11222

x x f x y x y y y -??????=

+ ??? ?-??????

令1(,)()2

f x y f x x x b x T

T ==

A +,其中 x x y ??= ???,2222-??A = ?-??,11b ??

= ???

任取1221212,a a x x R b b ????

==∈ ? ?????

,(0,1)t ∈,则

121212*********((1))

((1),(1))

(()(1)())()(1)()

f tx t x f ta t a tb t b t a b t a b t a b t a b +-=+-+-=-+--+++-+

122

2

11221122()(1)()

()(1)())()(1)()

tf x t f x t a b t a b t a b t a b +-=-+--+++-+

利用一元函数2()g x x =为x R ∈上的凸函数可知

211222

2

1122(()(1)())()(1)())

t a b t a b t a b t a b -+--≤-+--

因此二元函数22(,)2f x y x xy y x y =-+++为2R 上的凸函数。 (证法二)证明:

2222

222222z

z x x y A z z x y

y ??

?? ?

-????? ?== ? ?-????

??????

,因为2220z

x ?=>?,det 0A =, 则A 为半正定,所以二元函数22(,)2f x y x xy y x y =-+++为2R 上的凸函数。 例 2.4 求函数222(,)10(4)(14)f x y y x y =-+-的极小值。 解: 首先讨论(,)f x y 的凸性,求出它的Hesse 矩阵

22222

2232016016012016032z z y x x y A y y x z z x y

y ??

?? ?

-?????

?== ? ?--+????

??????

因为223200z

x

?=>?,2det 2560(5204)A y x =-+

当det 0A >时,A 为正定,即252040y x -+>是(,)f x y 为严格凸函数的条件。

令'(,)0x f x y =,'(,)0y f x y =,即11,644x y =

=,而11

,644

x y ==满足不等式252040y x -+>,所以(,)f x y 有唯一极小值,11

(,)0644

f =。

三、凸函数几个其他判定方法

定义3. 1 令n S R ?是一个非空集,:f S R →

()()}{,,,epif x a f x a x S a R =

≤∈∈称集合1

n epif R

+?是f 的上图像。

定理 3.1 令n S R ?是一个非空凸集, :f S R →在S 上是凸的当且仅当f 的上图像epif 是凸集。

证明:充分性 因为f 在S 上是凸的,对121122,,(,),(,),(0,1)x x S x a x a epif λ?∈∈∈ 有

()()121212(1))()1()(1)f x x f x f x x x λλλλλλ+-≤+-≤+-

由于S 是凸集,故12(1)x x S λλ+-∈,则

1212((1),(1))x x a a epif λλλλ+-+-∈

即f 是凸的。

必要性 因为epif 是凸的,对121122,,(,()),(,()),(0,1)x x S x f x x f x epif λ?∈∈∈,有

1212((1),()(1)())x x f x f x epif λλλλ+-+-∈

()()1212(1))()1()f x x f x f x λλλλ+-≤+-

得证。

定理 3.2 设n S R ?为一非空凸集合, :f S R →为凸的当且仅当对v ?,函数

:h S R →, ()()h t f x tv =+在{}t x tv S +∈上是凸的。

定理 3.3 设n S R ?为一非空开凸集合, :f S R →在S 上可微,则f 为凸的当且仅当对()()()

()1221121,,T

x x S f x f x f x x x ?∈-≥-▽。

定义 3.2 令:n n f S R R ?→, 0S S ?。 称f 在S 上是单调的,若对0,x y S ??,有()()

()0T

f x f y x y --≥成立。

定理 3.4 设n S R ?为一非空开凸集合, :f S R →在S 上可微,则f 在S 上为凸的当且仅当▽f 单调,即对12,x x S ?∈,有()()()()12120T

f x f x x x --≥▽▽。

例 3.1 函数1()2

T

T f x x Ax b x c =

++,其中()ij nn A a =为半正定的对称阵,12(,,)T n b b b b =…为给定的常向量,为常数,则()f x 为凸函数。 证明:利用定理3.4来验证。 1212(,),(,)x x x y y y S ?==∈ 有

()T T f x A x b ?=+,()T T f y A y b ?=+,1122(,)T x y x y x y -=-- 则()()()T f x f y A x y ?-?=-,

于是(()())()()()T f x f y x y x y A x y ?-?-=--,由于()ij nn A a =为半正定的对称阵,于是()()0T x y A x y --≥,即(()())()0f x f y x y ?-?-≥,所以()f x 为凸函数。

四、总结

凸函数在整个优化问题的研究,以至于在工程和金融管理方面都发挥着重要的作用,因为许多提炼出来的数学模型归根结底是优化问题的求解,而凸规划又是优化问题的一个重要分支,凸函数的判定又是这一切研究工作的基础。

本文主要研究判定函数凸性的一系列充分必要条件。首先,回顾一些对判定函数凸性有用的概念,如梯度、Hesse 矩阵及泰勒展式等。其次,给出凸函数的几个等价定义,并讨论它们的等价性。接下来对凸函数的性质做一个简单的介绍,然后提出几个有利用价值的重要的性质,为后文判断函数的凸性提供了研究的理论基础。再次,给出本文的重点,既,凸函数的判定方法,第一部分说明利用函数的图像可以判断函数的凸性,这里只是做了简单介绍,而不是本文重点,第二部分给出一元函数凸性的判定方法,给出了五种不同的判定方法,其中每种方法都有其优点,相应的给出例题说明遇到不同问题时,使用的判定方法也不尽相同。接下来,介绍了多元凸函数的有关概念,并且研究了多元函数凸性的判定方法及其应用。最后,给出了凸函数的几个其他的判定方法,并且给出实例加以应用和验证。

参考文献

[1]宋方.关于凸函数的定义和性质. 数学的实践与认识,2007(4):189-194.

[2]罗驰.凸函数的几个新判定方法.乐山师范学院学报,2007(5):11-12.

[3]曾明,范周田.关于凸函数定义的几点思考.高等数学研究,2010(7):94-96.

[4]冯艳青.多元函数凸性的判断及应用.西南民族学院学报(自然科学版),2001(11):474-475.

[5]陈晓东.关于凸函数的问题注记.渝西学院学报(自然科学版),2003(12):37-40.

[6]陈太道.凸函数判定及其应用.临沂师范学院学报,2002(6):90-92.

[7]华东师范大学数学系.数学分析第三版(上).高等教育出版社,2008(4):148-153.

[8]华东师范大学数学系.数学分析第三版(下).高等教育出版社,2008(4):124-140.

[9]袁亚湘,孙文瑜.最优化理论与方法.科学出版社,1999(5):26-46,599-605.

致谢

本论文从选题、设计到最后的定稿都是在我的指导老师沈洁老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。沈洁老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,在此谨向沈洁老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬老师、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们!

最后,再次对关心、帮助我的同事表示衷心地感谢!

凹凸函数的性质

凹凸函数的性质 李联忠1 文丽琼2 1 营山中学 四川营山 637700 2营山骆市中学 四川营山 638150 摘要:若函数f(x)为凹函数,则n f f f n f x x x x x x n n ) ()()()( 212 1 +++≤ +++ 若 函数f(x)为 凸函 数 , 则 n f f f n f x x x x x x n n ) ()()()( 212 1 +++≥ +++ 从而使一些重要不等式的证明更简明。 中图分类号: 文献标识号: 文章编号: 高二数学不等式,教材上只要求学生掌握两个数的均值不等式,教材上的阅读材料中,证明了三个数的均值不等式,从而推广到多个数的情形。学有余力的学生,会去证多个数的情形。仿照书上去证,几乎不可能。下面介绍凹凸函数的性质,并用来证明之,较简便易行。 凹函数定义 若函数f(x)上每一点的切线都在函数图像的下方,则函数f(x)叫做凹函数。如图(一) 凸函数定义 若函数f(x)上每一点的切线都在函数图像的上方,则函数f(x)叫做凸函数。如图(二) 性质定理 若函数f(x)是凹函数,则 n f f f n f x x x x x x n n ) ()()()( 212 1 +++≤ +++ 若函数f(x)是凸函数,则 n f f f n f x x x x x x n n ) ()()()(2121 +++≥ +++ 证明:若函数f(x)是凹函数,如下图

点P ( )( ,2 1 2 1 n f n x x x x x x n n ++++++ )在f(x)上 设过P 点的切线方程为:y=ax+b 则 b n a n f x x x x x x n n ++++? =+++ 2 1 21 )( (1) ∵f(x) 是凹函数,切线在函数图像下方 ∴b a f x x +≥11)(;b a f x x +≥22)(;…;b a f x x n n +≥)( ∴ b n a n f f f x x x x x x n n ++++? ≥+++ 2 1 21) ()()( (2) 由(1),(2)得 n f f f n f x x x x x x n n ) ()()()( 212 1 +++≤ +++ 若函数f(x)为凸函数,如下图 点P ( )( ,2 1 2 1 n f n x x x x x x n n ++++++ )在f(x)上 设过P 点的切线方程为:y=ax+b 则 b n a n f x x x x x x n n ++++? =+++ 2 1 21 )( (1) ∵f(x) 是凸函数,切线在函数图像上方 ∴b a f x x +≤11)(;b a f x x +≤22)(;…;b a f x x n n +≤)(

本科毕业设计--关于凸函数的研究

关于凸函数的研究 摘要:凸函数是一类重要的函数,它在数学理论研究中涉及了许多数学命题的讨论证明和应用. 本文由凸函数的定义出发,研究了凸函数的判定方法及其应用,得到了凸函数的许多重要性质,给出了凸函数的几个著名不等式(其中包括Jensen不等式、Hadamard 不等式以及一些初级不等式)及其应用,并讨论了凸函数在微分以及画函数图像中的应用. 关键词:凸函数;不等式;应用;性质

The study of convex function Abstract: Convex function is an important function. In mathematics theory study it involves a lot of mathematical proposition’s discussion and proof. This article by a convex function definition, the determination of the convex function and its application, get many of the important properties of convex functions, convex functions give several famous inequalities (including Jensen inequality, Hadamard inequality and some elementary inequalities) and its application and discussed the convex function in the differentiation and function of the image in the application of paint. Key words: Convex function;Inequality;Application;Property

多元凸函数的判定

多元凸函数的判定 1 引言 凸函数是一类基本函数,具有非常好的分析学性质,在极值研究、不等式证明、数学规划、逼近论、变分学、最优控制理论、对策论等领域有着广泛的应用. 人们对一元凸函数性质和判定方法已经有了丰富的研究,但随着凸函数应用范围的不断扩展,多元凸函数越来越多的被研究. 一元函数凸性的判定方法也被推广到多元函数,文献[4]将凸函数与导函数之间的关系推广,给出了用梯度判定多元函数凸性的方法,文献[5]将凸函数与二阶导数之间的关系推广,给出了用黑塞矩阵判定多元函数凸性的方法. 而多元函数的梯度与黑塞矩阵在计算中往往比较繁琐,本文将着力研究多元函数凸性判定方法的改进,使凸函数判定的计算更加简洁,应用更加方便. 2 定义及引理 本节主要介绍本文用到的定义及引理. 定义2.1[2] 设n R D ?,如果D 中的任意两点的连线也在D 内,则称D 为n R 中的凸集. 即对任意21,P P ,数)1,0(∈λ,总有 D P P ∈-+21)1(λλ. 定义 2.2[1] 设n R D ?为非空凸集,f 为定义在D 上的函数,若对任意 )1,0(,,21∈∈λD P P ,总有 )()1()())1((2121P f P f P P f λλλλ-+≤-+, (1) 则称f 为D 上的凸函数. 反之,如果总有 )()1()())1((2121P f P f P P f λλλλ-+≥-+, (2) 则f 为D 上的凹函数. 若上述(1)、(2)中的不等式改为严格不等式,则相应的函数称为严格凸函数和严格凹函数. 定义]2[3.2 )(P f 是定义在n R D ?上的多元函数,若在点),,,(210n x x x P ???存在对所有自变量的偏导数,则称向量))(,),(),((00021P f P f P f n x x x ???为函数)(P f 在点0P 的梯度,记作

函数单调性的判定方法(高中数学)

函数单调性的判定方法 学生: 日期; 课时: 教师: 1.判断具体函数单调性的方法 定义法 一般地,设f 为定义在D 上的函数。若对任何1x 、D x ∈2,当21x x <时,总有 (1))()(21x f x f ≤,则称f 为D 上的增函数,特别当成立严格不等)()(21x f x f <时,称f 为D 上的严格增函数; (2))()(21x f x f ≥,则称f 为D 上的减函数,特别当成立严格不等式)()(21x f x f > 时,称f 为D 上的严格减函数。 利用定义来证明函数)(x f y =在给定区间D 上的单调性的一般步骤: (1)设元,任取1x ,D x ∈2且21x x <; . (2)作差)()(21x f x f -; (3)变形(普遍是因式分解和配方); (4)断号(即判断)()(21x f x f -差与0的大小); (5)定论(即指出函数 )(x f 在给定的区间D 上的单调性)。 例1.用定义证明)()(3 R a a x x f ∈+-=在),(+∞-∞上是减函数。 证明:设1x ,),(2+∞-∞∈x ,且21x x <,则 ).)(()()()(212221123132323121x x x x x x x x a x a x x f x f ++-=-=+--+-=- 由于04 3)2(2 2221212 221>++ =++x x x x x x x ,012>-x x 则0))(()()(212 22 11221>++-=-x x x x x x x f x f ,即)()(21x f x f >,所以)(x f 在()+∞∞-,上是减函数。 ~ 例2.用定义证明函数x k x x f + =)( )0(>k 在),0(+∞上的单调性。

社会研究方法2016.10试题及答案

2016年10月高等教育自学考试全国统一命题考试 社会研究方法试卷 (课程代码03350) 本试卷共6页,满分l00分,考试时间l50分钟。 考生答题注意事项: 1.本卷所有试题必须在答题卡上作答。答在试卷上无效,试卷空白处和背面均可作草稿纸。2.第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。3.第二部分为非选择题。必须注明大、小题号,使用0.5毫米黑色字迹签字笔作答。4.合理安排答题空间,超出答题区域无效。 第一部分选择题(共50分) 一、单项选择题(本大题共30小题,每小题1分,共30分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。请将其选出并将“答 题卡”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。 1.社会研究活动要符合法律和社会规范,并受其他多种社会因素的制约。这表明社会研究具有( D ) A.目的性B.经验性C.理论性D.社会性 2.以思辨为主要方法的研究是( D ) A.社会科学研究B.历史研究 C.心理学研究D.哲学研究 3.应用性研究要解决的问题主要是( C ) A.“是什么”的问题 B. “为什么”的问题 C.“如何做”的问题D.“怎么样”的问题

4.通过调查鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司、宝山钢铁公司等几个公司生产和销售的情况,来掌握全国钢铁生产和销售的基本情况。这使用的调查方法是( B ) A.抽样调查B.重点调套C.定性调查D.典型调查 5.研究选题时,要求从不同的角度去对一个旧的问题进行新的研究,从而得出不同的结论。这一选题原则体现了( C ) A.研究领域的新颖性B.研究方法的新颖性 C.研究视角的新颖性D.研究内容的新颖性 6.在一些微观层次的研究中(如心理学研究),研究者要直接确定变量之间的因果关 系,比较常用的研究方式是( B ) A.调查研究B.实验研究 C.文献研究D.实地研究 7.从内容上看,社会理论是( A ) A.对客观社会现象实质和规律的认识 B.对日常生活的经验概括 C.对现实世界各种现象抽象概括的形式 D.社会实践中认识和反映客观现实的一种方式 8.与一般自然界的因果关系相比,社会事物和现象之间的因果关系( A ) A.具有概率性特点B.具有必然性特点 C.通常可直接观察D.通常可直接测量 9.从“所有的人都是要死的”和“张三是人”这两个命题推导出“张三会死”这个新 命题,这体现了社会研究的科学逻辑中的( A ) A.演绎推理原则B.经验归纳原则

关于凸函数的研究毕业论文

毕业论文 关于凸函数的研究 摘要:凸函数是一类重要的函数,它在数学理论研究中涉及了许多数学命题的讨论证明和应用. 本文由凸函数的定义出发,研究了凸函数的判定方法及其应用,得到了凸函数的许多重要性质,给出了凸函数的几个著名不等式(其中包括Jensen不等式、Hadamard 不等式以及一些初级不等式)及其应用,并讨论了凸函数在微分以及画函数图像中的应用. 关键词:凸函数;不等式;应用;性质

The study of convex function Abstract: Convex function is an important function. In mathematics theory study it involves a lot of mathematical proposition’s discussion and proof. This article by a convex function definition, the determination of the convex function and its application, get many of the important properties of convex functions, convex functions give several famous inequalities (including Jensen inequality, Hadamard inequality and some elementary inequalities) and its application and discussed the convex function in the differentiation and function of the image in the application of paint. Key words: Convex function; Inequality; Application; Property

凸函数的性质与应用

学院数学与信息科学学院 专业数学与应用数学 年级2009级 姓名zym 论文题目凸函数的性质与应用 指导教师555职称副教授成绩 2011 年06月10日

目录 摘要 (2) 关键词 (2) Abstract (2) Keywords (2) 前言 (2) 1 凸函数的定义 (2) 2 凸函数的性质 (4) 2.1f为I上凸函数的充要条件 (4) 2.2 f为区间I上的可导函数的相关等价论断 (4) 3凸函数的应用 (6) 参考文献 (7)

函数的性质与应用 学生姓名: *** 学号: 20095031390 数学与信息科学学院 数学与应用数学 指导教师: *** 职称: 副教授 摘 要:本文从凸函数的定义出发,总结了凸函数的性质与应用 关键词:凸函数;性质;应用 The properties and application of convex function Abstract: From the definition of convex function, summarizes the convex function of the properties and application. Key word: the definition of convex function; properties; application 前言 我们已经熟悉函数()2f x x =和()f x =的图象,它们不同的特点是:曲线 2y x =上任意两点间的弧段总在这两点连线的下方;而曲线y 则相反,任意两点间的弧段总在这两点连线的下方.我们把具有前一种特性的曲线称为凸的,相应的函数称为凸函数;后一种曲线称为凹的,相应的函数称为凹函数.下面通过一些例子来讨论凸函数的性质及应用,利用凸函数判断不等式的大小. 1 凸函数的定义 定义 1 设f 为定义在区间I 上的函数,若对I 上任意两点1x ,2x 和任意实数 ()0,1λ∈总有 ()()()()()121211f x x f x f x λλλλ+-≤+-, ()1 则称f 为I 上的凸函数.反之,如果总有 ()()()()()121211f x x f x f x λλλλ+-≥+-, ()2 则称f 为I 上的凹函数. 如果若()1、()2中不等式改为严格不等式,则相应的函数称为严格凸函数和严格

函数单调性的判定方法

函数单调性的判定方法 1.判断具体函数单调性的方法 对于给出具体解析式的函数,由函数单调性的定义出发,本文列举的判断函数单调性的方法有如下几种: 1.1 定义法 首先我们给出单调函数的定义。一般地,设f 为定义在D 上的函数。若对任何1x 、 D x ∈2,当21x x <时,总有 (1))()(21x f x f ≤,则称f 为D 上的增函数,特别当成立严格不等)()(21x f x f <时,称f 为D 上的严格增函数; (2))()(21x f x f ≥,则称f 为D 上的减函数,特别当成立严格不等式)()(21x f x f > 时,称f 为D 上的严格减函数。 给出函数单调性的定义,我们就可以利用函数单调性的定义来判定及证明函数的单调性。用单调性的定义判断函数单调性的方法叫定义法。利用定义来证明函数 )(x f y =在给定区间D 上的单调性的一般步骤: (1)设元,任取1x ,D x ∈2且21x x <; (2)作差)()(21x f x f -; (3)变形(普遍是因式分解和配方); (4)断号(即判断)()(21x f x f -差与0的大小); (5)定论(即指出函数 )(x f 在给定的区间D 上的单调性)。 例1.用定义证明)()(3R a a x x f ∈+-=在),(+∞-∞上是减函数。 证明:设1x ,),(2+∞-∞∈x ,且21x x <,则

).)(()()()(212 221123132323121x x x x x x x x a x a x x f x f ++-=-=+--+-=- 由于04 3)2(2 2221212221>++ =++x x x x x x x ,012>-x x 则0))(()()(212 2211221>++-=-x x x x x x x f x f ,即)()(21x f x f >,所以)(x f 在() +∞∞-,上是减函数。 例2.用定义证明函数x k x x f + =)()0(>k 在),0(+∞上的单调性。 证明:设1x 、),0(2+∞∈x ,且21x x <,则 )()()()(221121x k x x k x x f x f +-+ =-)()(2 121x k x k x x -+-= )( )(211221x x x x k x x -+-=)()(212121x x x x k x x ---=))((2 12121x x k x x x x --=, 又210x x <<所以021<-x x ,021>x x , 当1x 、],0(2k x ∈时021≤-k x x ?0)()(21≥-x f x f ,此时函数)(x f 为减函数; 当1x 、),(2+∞∈k x 时021>-k x x ?0)()(21<-x f x f ,此时函数)(x f 为增函数。 综上函数x k x x f + =)()0(>k 在区间],0(k 内为减函数;在区间),(+∞k 内为增函数。 此题函数)(x f 是一种特殊函数(对号函数),用定义法证明时通常需要进行因式分解,由于k x x -21与0的大小关系)0(>k 不是明确的,因此要分段讨论。 用定义法判定函数单调性比较适用于那种对于定义域内任意两个数21,x x 当 21x x <时,容易得出)(1x f 与)(2x f 大小关系的函数。在解决问题时,定义法是最直 接的方法,也是我们首先考虑的方法,虽说这种方法思路比较清晰,但通常过程比较繁琐。 1.2 函数性质法 函数性质法是用单调函数的性质来判断函数单调性的方法。函数性质法通常与我

2018年10月社会研究方法试题

2018年10月高等教育自学考试社会研究方法试题 (课程代码03350) 一、单项选择题:本大题共30小题,每小题l分,共30分。在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的,请将其选出。 1.在社会调查活动中,直接访问和观察的个人、群体和组织是 A.社会研究总体 B.社会研究对象 C.社会调查对象 D.社会研究范围 2.社会研究中,研究者对某种社会现象的好坏、意义、重要性等具有主观评价,这被称为 A.事实判断 B.价值判断 C.价值中立 D.价值关联 3.要使社会研究的结论具有“可重复性”和“可检验性”,则该项研究必须具有 A.理论性 B.社会性 C.规范性 D.多样性 4.某项社会研究针对的是现实社会问题,旨在提出解决问题的方法和对策,该项研究属于 A.理论性研究 B.应用性研究 C.探索性研究 D.解释性研究 5.同组研究是对同一批研究对象随时间推移丽发生变化的研究,这里的“同一批研究对象”是指 A.对象是同一时期的即可 B.对象是同一类型的即可 C.对象必须是相同的、不变的 D.对象必须是随机抽取的 6. 定性研究的哲学基础是 A. 功能主义 B. 科学主义 C. 实证主义 D. 人文主义 7. 社会研究选题要求具有新颖性,其中最高层次的新颖性是 A. 研究内容的新颖性 B. 研究视角的新颖性 C. 研究领域的新颖性 D. 研究方法的新颖性 8. 在社会研究中,对整个研究起着规范方向作用的是 A. 研究目的 B.研究内容 C. 研究方法 D.研究对象 9. 研究者在一次研究中抓住社会现象的一种特征,并且在考虑这一特征时短暂忽略其他特征,这是指 A.理论检验 B.理论概括 C.理论抽象 D.理论模型 10. 研究者需要通过理论检验的方法来验证理论假设的真实性,理论检验的第一步是 A. 提出理论模型 B. 进行经验检验 C.进行理论构建 D. 进行命题推演 11. 在一个900人的总体中,用等距抽样方法抽取一个包含20人的样本,抽样间距是 A. 35 B. 40 C. 45 D. 55 12. 在量化测量中,测量指标的精确度是用测量层次来衡量的,测量层次按精确度由高到底排列,依次为 A. 定距测量---定序测量---定比测量---定类测量 B. 定距测量---定比测量---定序测量---定类测量 C. 定比测量---定序测量---定距测量---定类测量 D. 定比测量---定距测量---定序测量---定类测量 13. 对所测对象的复合变量的各个方面按同样的方式,将其可取值按一定顺序排列触雷的测量工具是 A. 量表 B. 指数 C. 问卷 D. 指标

对数性凸函数和几何凸函数的一些性质解读

对数性凸函数和几何凸函数的一些性质 张晶晶 (楚雄师范学院数学系2004级1班,) 指导老师郎开禄 摘要: 在本文中,获得了对数性凸函数的五个性质和几何凸函数的六个性质。 关键词: 凸函数; 对数性凸函数; 几何凸函数;基本性质 The research on some properties of logarithmatical convex function and geometric convex function Abstract: In this paper, the author gives five properties of logarithmatical convex function and six properties of geometric convex function by studying the fundamental properties. Key Words: Convex Function; Logarithmatical Convex Function; Geometric Covex Function;Fundamental Property 导师评语: 在文[1] ( [1]. 刘芳园,田宏根. 对数性凸函数的一些性质[J].《新疆师范大学学报》, 2006, 25(3): 22-25.)及文[2]( [2] .王传坚.对数性凸函数的性质及应用[D].楚雄师范学院03级优秀毕业 论文)等中,引入对数性凸函数的概念,获得了对数性凸函数的若干基本性质,并讨论了对数性凸函数的 基本性质的一些应用.文[3]( [3] .吴善和.几何凸函数与琴生型不等式[J].《数学的实践与认识》,2004,34(2),155-163)讨论了几何凸函数与琴生型不等式的关系. 受文[1]- [3]的启发,在文[1]- [3]的的基础上, 张晶晶同学的毕业论文<<对数性凸函数和几何凸函数的一些性质>>进一步研究对数性凸函数和几何凸函数的性质,获得了对数性凸函数的五个性质 (论文中的定理7至定理11),获得了几何凸函数的六个性质 (论文中的定理13至定理17及推论). 张晶晶同学的毕业论文<<对数性凸函数和几何凸函数的一些性质>>选题具有理论与实际意义,通过深入研究, 在文[1]- [3]的基础上,该论文获得了对数性凸函数的五个性质,获得了几何凸函数的六个性质.该论文完成有相当的技巧性和难度,其结果在理论与实际上都有重要意义.论文语言流畅,打印行文规范,是一篇创新型的毕业论文.该同学在作论文过程中,悟性好,爱钻研,能吃苦,独立性强. 对数性凸函数和几何凸函数的一些性质 前言 凸函数是一类重要的函数,它有许多很好的性质,并有广泛的应用,特别是在不等式的证明中发挥着无可代替的作用,受文[1]、[2]、[3]的影响,本文得到了对数性凸函数和几何凸函数的几个性质。 1.对数性凸函数的基本性质

高中数学函数单调性的判断方法

高中数学函数单调性的判断方法 单调性是函数的重要性质,它在数学中有许多应用,如我们常用求函数单调性的方法求函数的值域。那么,有哪些求函数单调性的方法呢? 方法一:定义法 对于函数f(x)的定义域I 内某个区间A 上的任意两个值12,x x (1)当12x x <时,都有12()()f x f x <,则说f(x)在这个区间上是增函数; (2)若当12x x <时,都有12()()f x f x >,则说f(x) 在这个区间上是减函数。 例如:根据函数单调性的定义,证明:函数 在 上是减函数。 要证明函数f (x )在定义域内是减函数,设任意1212,x x R x x ∈<且,则33221221212121()()()()f x f x x x x x x x x x -=-=-++,12x x <因为 210x x ->所以,且在1x 与2x 中至少有一个不为 0,不妨设20x ≠,那么222222121123()24 x x x x x x x ++=++0>,12()()f x f x >所以,故 ()f x 在 (,)-∞+∞上为减函数。 方法二:性质法 除了用基本初等函数的单调性之外,利用单调性的有关性质也能简化解题. 若函数f(x)、g(x)在区间B 上具有单调性,则在区间B 上有: 1. f(x)与c?f(x)当c >0具有相同的单调性,当c <0具有相反的单调性; 2.当f(x)、g(x)都是增(减)函数,则f(x)+g(x)都是增(减)函数; 3.当f(x)、g(x)都是增(减)函数,则f(x)?g(x)当两者都恒大于0时也是增(减)函数,当两者都恒小于0时也是减(增)函数; 例如,已知f (x )在R 上是减函数,那么-5f (x )为____函数。 这道题很简单,我们根据单调性的性质,很容易就能判断它是增函数。 方法三:同增异减法(处理复合函数的单调性问题) 对于复合函数y =f [g(x)]满足“同增异减”法(应注意内层函数的值域), 可令 t =g(x),则三个函数 y =f(t)、t =g(x)、y =f [g(x)]中, 若有两个函数单调性相同,则第三个函数为增函数;

2017年10月自考03350社会研究方法试题及答案

2017年10月高等教育自学考试全国 统一命题考试 社会研究方法试卷 (课程代码03350) 本试卷共6页,满分100分,考试时间150分钟。 考生答题注意事项: 1.本卷所有试题必须在答题卡上作答。答在试卷上无效,试卷空白处和背面均可作草稿纸。 2.第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。 3.第二部分为非选择题。必须注明大、小题号,使用0.5毫米黑色字迹

签字笔作答。 4.合理安排答题空间,超出答题区域无效。 第一部分选择题 一、单项选择题:本大题共30小题,每小题1分,共30分。在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的,请将其选出。 1.现代社会研究方法要求所有关于社会的知识应当建立在对客观社会事实进行观察、实地调查或实验的基础上,而不是建立在纯粹思辨的基础上。这体现了社会研究的 A.目的性 B.经验性 C.理论性 D.应用性

2.下列属于集合概念的是 A.老年人B.贫困者C.残疾人 D.国家 3.探索性研究的主要内容通常包括 A.实地考察、研究设计和请教专家 B.实地考察、请教专家和假设检验 C.实地考察、请教专家和查阅资料 D.研究设计、请教专家和查阅资料 4.关于个案调查的特点,下列说法正确的是 A.个案调查的结论确定B.个案调查的结果可以推论总体 C.个案调查需要科学的抽样

6.关于选题的意义,下列说法正确的是A.合理的选题可以使有限的研究资源集中在最急需解决的问题上 B.研究工作的总体目标和具体内容规定着选题 C.研究题目一旦确定,后面各个阶段的研究工作必须完全按照选题阶段确定的目标、视角及方向进行 D.选题过程的质量对研究工作的整体质量影响不大 7.下列研究对象中,可以定位在个人层次进行分析的是 A.家庭 B.组织 C.外来工群体 D.非正式群体

凸函数的性质及其在证明不等式中的应用

凸函数的性质及其在证明不等式中的应用 https://www.360docs.net/doc/6410232314.html,work Information Technology Company.2020YEAR

凸函数的性质及其在证明不等式中的应用 数学计算机科学学院 摘要:凸函数是一类重要的函数.凸函数在不等式的研究中尤为重要,而不等式 最终归结为研究函数的特性,这就需要来研究凸函数了.本篇文章论述了凸函数、对数凸函数的定义、引理、定理和性质及其常用的一些判别方法(根据凸函数,对数凸函数的已知的定理、定义、性质,Jensen不等式等一些方法来判断函数是否是凸函数);本文还试就凸函数的等价定义、性质和在证明不等式中的应用等问题作一初步的探讨,以便进一步了解凸函数的性质及其在证明不等式时的作用;并浅谈了一下凸函数在不等式证明中的一些应用(如上述利用凸函数以及对数凸函数的定理,定义,性质,Jensen不等式来证明一些不等式),推广并证明了一些不等式(三角不等式,Jensen不等式等),得到了新的结果. 关键词:凸函数;对数凸函数;Jensen不等式;Hadamard不等式;应用 Nature of Convex Function and its Application in Proving Inequalities Chen Huifei, College of Mathematics and Computer Science Abstract : Convex function is a kind of important function. Convex function is particularly important in the study of the inequality, and the study of the inequality is reduced to study the characteristics of the convex function,which makes it necessary to study convex functions.We discuss definition, lemma, theorem and the nature of some commonly used discriminant methods of the convex function and the logarithmic convex function in this paper(According to known theorems, definitions, nature, Jensen inequality and other methods of convex function and the logarithmic convex function to recognize whether the function is a convex function); In this paper we also try to discuss the equivalent definition and nature of the convex function and the issue of its application in demonstration inequalities of convex function in order to have a better understanding of the nature and role of the convex function in proving inequalities; we also try to discuss some applications of convex function in proving inequalities(Convex function and the use of these convex function theorem, definition, nature, Jensen inequality to prove Inequality).

凸函数的性质

凸函数的性质 【摘自[前苏]克拉斯诺西尔斯基等著《凸函数与奥尔里奇空间》(中译本)】 通常称函数)(x f 在区间),(b a 内是“下(上)凸函数”,若对于),(b a 内任意两点1x 和 2x )(21x x ≠与任意)1,0(∈t ,都满足“琴生(Jesen)不等式” 1212() [(1)]()(1)()f tx t x tf x t f x >+-<+- (※) 或 () 11221122()()()f t x t x t f x t f x >+<+ (※※) [其中1t 和2t 为正数且121=+t t ] 它的特别情形(取2 1 = t )是 ()()()121222f x f x x x f >++?? < ??? ()21x x ≠ (※※※) 在§2-7中曾把它作为下(上)凸函数的定义.。我们将证明,对于连续函数来说,不等式(※※※)与琴生不等式(※)是等价的。正因为这样,我们在教科书中就用简单的不等式(※※※)定义了下(上)凸函数(因为我们研究的函数都是连续函数)。下凸函数简称为凸函数,上凸函数简称为凹函数。请读者注意.....,这些称呼同国内某些教科书中的称呼是不一致的.....................。但是,我们的上述称呼与新近出版的许多教科书或发表的论文中的称呼是一致的。 因为函数的“上凸”与“下凸”是对偶的,所以,下面只讨论下凸函数的性质。相信读者一定能够把下面得出的结论,类比到上凸函数上。 (一)琴生不等式的几何意义 我们先解释一下琴生不等式的几何意义。如图一, 设231x x x <<,则21 21 3112323x x x x x x x x x x x --+--=(根据解析几何中的定比分点公式(*))。 根据琴生不等式(※※), )(3x f )()(2121311232x f x x x x x f x x x x --+--< [注意1 213212321,x x x x t x x x x t --=--=] 图一

判断函数单调性的常见方法

判断函数单调性的常见方法 一、函数单调性的定义: 一般的,设函数y=f(X)的定义域为A,I?A,如对于区间内任意两个值X1、X2, 1)、当X1X2时,都有f(X1)>f(X2),那么就说y=f(x)在区间I上是单调减函数,I称为函数的单调减区间。 二、常见方法: Ⅰ、定义法:定义域判断函数单调性的步骤 ①取值: 在函数定义域的某一子区间I内任取两个不等变量X1、X2,可设X1

=(x1-x2)(x12+x22+x1x2+1) =(x1-x2)[﹙x1+1/2x2﹚2+1+3/4x22] ∵x1、x2?(-∞,+∞),x10 故f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)

社会研究方法试题及答案

2016年10月高等教育自学考试全国统一命题考试 社会研究方法试卷 (课程代码03350) 本试卷共6页,满分100分,考试时间150分钟。 考生答题注意事项: 1.本卷所有试题必须在答题卡上作答。 答在试卷上无效,试卷空白处和背面均可作草稿纸。 2 ?第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用 2B 铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。 3?第二部分为非选择题。必须注明大、小题号,使用 0. 5毫米黑色字迹签字笔作答。 4?合理安排答题空间,超出答题区域无效。 第一部分选择题(共50分) 一、单项选择题(本大题共30小题,每小题1分,共30分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。请将其选出并将“答 题卡”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。 1.社会研究活动要符合法律和社会规范, 具有(D ) 目的性 B .经验性 以思辨为主要方法的研究是 (D ) 社会科学研究 B 心理学研究 D 应用性研究要解决的问题主要是 “是什么”的问题 “如何做”的问题 并受其他多种社会因素的制约。这表明社会研究 A. 2. A. C. .理论性 .历史研究 .哲学研究 ?社会性 3. A. C. ( B. D “为什么” .“怎么样” 的问题 的问题 通过调查鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司、宝山钢铁公司等几个公司生产和销售的情 况,来掌握全国钢铁生产和销售的基本情况。这使用的调查方法是 A.抽样调查 B .重点调套 C .定性调查 5. 研究选题时,要求从不同的角度去对一个旧的问题进行新的研究, 这一选题原则体现了 (C ) A.研究领域的新颖性 C.研究视角的新颖性 6. 在一些微观层次的研究中 系,比较常用的研究方式是 调查研究 文献研究 从内容上看,社会理论是 4. B ) .典型调查 从而得出不同的结论。 A. C. 7. A. B. B D (如心理学研究 (B ) B D (A ) .研究方法的新颖性 .研究内容的新颖性 ),研究者要直接确定变量之间的因果关 ?实验研究 .实地研究 C. D. & A. 对客观社会现象实质和规律的认识 对日常生活的经验概括 对现实世界各种现象抽象概括的形式 社会实践中认识和反映客观现实的一种方式 与一般自然界的因果关系相比,社会事物和现象之间的因果关系 具有概率性特点 B .具有必然性特点

凸函数判定方法的研究

凸函数判定方法的研究 鸡冠山九年一贯制学校 张岩 2013年12月15日

目录 摘要 (ii) 关键词 (ii) Abstract (ii) Key words (ii) 前言 (iii) 一、凸函数的基本理论 (1) 1、预备知识 (1) 2、凸函数的概念及性质 (2) 二、凸函数的判定方法 (4) (一)一元函数凸性的判定方法 (4) 1、利用作图判断函数凸性 (4) 2、其它判定方法 (5) (二)多元函数凸性的判定方法 (8) 1、多元凸函数的有关概念 (8) 2、多元函数凸性的判定方法 (9) 三、凸函数几个其他判定方法 (12) 四、总结 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)

凸函数判定方法的研究 摘要:凸函数是一类非常重要的函数,借助它的凸性可以科学准确地描述函数图像,而且可以用于不等式的证明。同时,凸函数也是优化问题中重要的研究对象,研究的内容非常丰富,研究的结果已在许多领域得到广泛的应用,因此凸函数及其性质以及凸性判定的充要条件的研究就显得尤为重要。本文首先给出了凸函数的一些基本概念和结论,然后针对一元和多元函数,对凸函数的判定做了研究和讨论,本文最后也给出几种新的判定凸函数的方法。 关键词:凸函数;梯度;Hesse 矩阵;泰勒定理 Abstract: Convex function is a kind of very important functions, with the help of its convexity we can accurately describe the graph of functions and it can also be used to prove the inequalities. As the significant object in optimization problems, the contents about convex functions we study are very abundant, the results obtained so far has been applied to many fields. Therefore, the topic we concern about is deserved to be discussed. In this paper, we firstly present some basic definitions and properties of convex functions, then aiming at the univariate function and multi-variable functions we give several criterions for determining the convexity of functions. Finally, some new principles are also given. Key words:Convex function; Gradient; Hesse matrix; Taylor Theorem

凸函数的性质及其应用

摘要 高等数学的重点研究对象凸函数是数学学科中的一个最基本的概念。凸函数的许多良好性质在数学中都有着非常重要的作用。凸函数在数学,对策论,运筹学,经济学以及最优控制论等学科都有非常广泛的应用,现在已经成为了这些学科的重要理论基础和强有力的工具。 同时,凸函数也有一些局限性,因为在实际的运用中大量的函数并不是凸函数的形式,这给凸函数的运用造成了不便。为了突破其局限性并加强凸函数在实际中的运用,于是在60年代中期便产生了凸分析。 本文主要是研究凸函数在数学和经济学方面的应用,在数学方面,文主要探究了不等式的证明,看看它与传统方法比较哪个更为简洁;在经济学方面,主要介绍了凸函数的一些新的发展,即最优问题,该问题在投资决策中起到了非常重要的作用;最后简单的介绍了一下经济学中的有关Arrow-pratt风险厌恶度量的知识。 关键词:凸函数;不等式;经济学;最优化问题

Abstract Convex function, the main study object of higher mathematics, is one of the most fundamental concepts in mathematics. Many good properties of convex function have a very important role in mathematics. Convex function has a very wide range of applications in mathematics, game theory, operations research, economics and optimal control theory, and now has become the most important theoretical basis and the most powerful tool of these disciplines. Convex function has some limitations at the same time, because large numbers of functions are not convex functions in the practical application, which has caused inconvenience to the use of convex functions. In order to break its limitations and strengthen the use of convex function in practice, convex analysis was produced in the mid 60's. The paper is mainly study the applications of convex function in mathematics and economics. In mathematics, the paper mainly discusses the poof of inequality to see which is more simple compared with the traditional method. In the aspect of economics, the paper mainly introduces some new developments of convex functions, namely, optimal problems, which play an important role in the investment decision. Finally, the paper introduces the related knowledge of the Arrow-pratt risk aversion measure in economics simply. Key words:Convex function;Inequality;Economics;Optimization problem

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