กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

ฟังก์ชันชูร์นูน

ในทางคณิตศาสตร์ ฟังก์ชันชูร์นูน (Schur-convex function) หรือที่รู้จักกันในชื่อ ฟังก์ชันเอสนูน ( S-convex function) ฟังก์ชันไอโซโทนิก (isotonic function) และ ฟังก์ชันรักษาลำดับ...

ฟังก์ชันชูร์นูน

ในทางคณิตศาสตร์ฟังก์ชันชูร์นูน (Schur-convex function)หรือที่รู้จักกันในชื่อ ฟังก์ชันเอสนูน ( S-convex function) ฟังก์ชันไอโซโทนิก (isotonic function)และฟังก์ชันรักษาลำดับ (order-preserving function)คือฟังก์ชัน ชนิดหนึ่งเอฟ:อาร์อาร์{\displaystyle f:\mathbb {R} ^{d}\rightarrow \mathbb {R} }สำหรับทั้งหมดx,yอาร์{\displaystyle x,y\in \mathbb {R} ^{d}}โดยที่x{\displaystyle x}มีวิชาเอกคือy{\displaystyle y}คนหนึ่งมีสิ่งนั้นเอฟ(x)เอฟ(y){\displaystyle f(x)\leq f(y)}ฟังก์ชันนูนแบบชูร์ (Schur-convex functions ) ซึ่งตั้งชื่อตามอิสไซ ชูร์ (Issai Schur ) ถูกนำมาใช้ในการศึกษาเรื่องการจัดลำดับความสำคัญ (majorization )

ฟังก์ชันfเรียกว่า 'Schur-concave' ถ้าฟังก์ชันลบของมัน −f เป็น 'Schur-convex'

คุณสมบัติ

ทุกฟังก์ชันที่เป็นฟังก์ชันนูนและสมมาตร (ภายใต้การสลับตำแหน่งของตัวแปร) จะเป็นฟังก์ชันนูนแบบชูร์ (Schur-convex) ด้วยเช่นกัน

ฟังก์ชัน Schur-convex ทุกฟังก์ชันมีความสมมาตร แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นฟังก์ชันนูน[ 1 ]

ถ้าเอฟ{\displaystyle f}เป็นรูปทรงนูนแบบชูร์ (อย่างเคร่งครัด) และจี{\displaystyle g}ถ้าเป็นฟังก์ชันเพิ่มขึ้นแบบโมโนโทนิก (อย่างเคร่งครัด) แล้วจีเอฟ{\displaystyle g\circ f}เป็นรูปทรงนูนแบบชูร์ (อย่างเคร่งครัด)

ถ้าจี{\displaystyle g}ถ้าฟังก์ชันนูนถูกกำหนดบนช่วงจำนวนจริงแล้วฉัน=1nจี(xฉัน){\displaystyle \sum _{i=1}^{n}g(x_{i})}เป็น Schur-convex

เกณฑ์ Schur–Ostrowski

ถ้าfเป็นฟังก์ชันสมมาตรและอนุพันธ์ย่อยอันดับแรกทั้งหมดมีอยู่จริง แล้ว fจะเป็นฟังก์ชัน Schur-convex ก็ต่อเมื่อ

(xฉันxเจ)(เอฟxฉันเอฟxเจ)0{\displaystyle (x_{i}-x_{j})\left({\frac {\partial f}{\partial x_{i}}}-{\frac {\partial f}{\partial x_{j}}}\right)\geq 0}สำหรับทุกคนxอาร์{\displaystyle x\in \mathbb {R} ^{d}}

ใช้ได้กับทุกคน1ฉัน,เจ{\displaystyle 1\leq i,j\leq d}[ 2 ]

ตัวอย่าง

  • เอฟ(x)=นาที(x){\displaystyle f(x)=\min(x)}เป็นเว้าแบบชูร์ในขณะที่เอฟ(x)=สูงสุด(x){\displaystyle f(x)=\max(x)}เป็นรูปทรงนูนแบบชูร์ (Schur-convex) ซึ่งสามารถเห็นได้โดยตรงจากนิยาม
  • ฟังก์ชันเอนโทรปีของแชนนอนฉัน=1พีฉันบันทึก21พีฉัน{\displaystyle \sum _{i=1}^{d}{P_{i}\cdot \log _{2}{\frac {1}{P_{i}}}}}เป็นรูปทรงเว้าแบบชูร์ (Schur-concave)
  • ฟังก์ชันเอนโทรปีของเรนยี (Rényi entropy function) ก็เป็นฟังก์ชันเว้าแบบชูร์ (Schur-concave) ด้วยเช่นกัน
  • xฉัน=1xฉันเค,เค1{\displaystyle x\mapsto \sum _{i=1}^{d}{x_{i}^{k}},k\geq 1}จะเป็น Schur-convex ถ้าเค1{\displaystyle k\geq 1}และเว้าแบบชูร์ ถ้าเค(0,1){\displaystyle k\in (0,1)}.
  • ฟังก์ชันเอฟ(x)=ฉัน=1xฉัน{\displaystyle f(x)=\prod _{i=1}^{d}x_{i}}เป็นเว้าแบบ Schur เมื่อเราสมมติว่าทั้งหมดxฉัน>0{\displaystyle x_{i}>0}ในทำนองเดียวกันฟังก์ชันสมมาตรพื้นฐาน ทั้งหมด เป็นฟังก์ชัน Schur-concave เมื่อxฉัน>0{\displaystyle x_{i}>0}.
  • การตีความตามธรรมชาติของการแบ่งสาขาวิชาเอกคือ ถ้าxy{\displaystyle x\succ y}แล้วx{\displaystyle x}กระจายตัวมากกว่าy{\displaystyle y}ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะถามว่ามาตรวัดทางสถิติของความแปรปรวนนั้นเป็นฟังก์ชันแบบชูร์นูนหรือไม่ ค่าความแปรปรวนและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเป็นฟังก์ชันแบบชูร์นูน ในขณะที่ค่าเบี่ยงเบนสัมบูรณ์มัธยฐานไม่ใช่
  • ตัวอย่างความน่าจะเป็น: ถ้า X1,,Xn{\displaystyle X_{1},\dots ,X_{n}}ถ้าตัวแปรสุ่มสามารถสลับเปลี่ยนกันได้ฟังก์ชันก็จะเป็นเช่นนั้นอีเจ=1nXเจเอเจ{\displaystyle {\text{E}}\prod _{j=1}^{n}X_{j}^{a_{j}}}เป็น Schur-convex เมื่อพิจารณาจากฟังก์ชันของเอ=(เอ1,,เอn){\displaystyle a=(a_{1},\dots ,a_{n})}โดยสมมติว่าความคาดหวังเหล่านั้นมีอยู่จริง
  • สัมประสิทธิ์Giniเป็นค่าความนูนแบบ Schur อย่างเคร่งครัด

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฟังก์ชันชูร์นูน

ในทางคณิตศาสตร์ ฟังก์ชันชูร์นูน (Schur-convex function) หรือที่รู้จักกันในชื่อ ฟังก์ชันเอสนูน ( S-convex function) ฟังก์ชันไอโซโทนิก (isotonic function) และ ฟังก์ชันรักษาลำดับ...

คุณสมบัติ

ทุกฟังก์ชันที่เป็น ฟังก์ชันนูน และ สมมาตร (ภายใต้การสลับตำแหน่งของตัวแปร) จะเป็นฟังก์ชันนูนแบบชูร์ (Schur-convex) ด้วยเช่นกัน

เกณฑ์ Schur–Ostrowski

ถ้า f เป็นฟังก์ชันสมมาตรและอนุพันธ์ย่อยอันดับแรกทั้งหมดมีอยู่จริง แล้ว f จะเป็นฟังก์ชัน Schur-convex ก็ต่อเมื่อ

ตัวอย่าง

เอฟ ( x ) = นาที ( x ) {\displaystyle f(x)=\min(x)} เป็นเว้าแบบชูร์ในขณะที่ เอฟ ( x ) = สูงสุด ( x ) {\displaystyle f(x)=\max(x)} เป็นรูปทรงนูนแบบชูร์ (Schur-convex) ซึ่งสามารถเห็นได้โดยตรงจากนิยาม ฟังก์ชัน เอนโทรปีของแชน นอน ∑ ฉัน = 1 ง พี ฉัน ⋅ บันทึก 2 ⁡ 1...