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(12)
≈
i
n
i
i
xf Δ
∑
=
)(
1
ξ
∑
=
=
n
k
kk
xf
0
)(
λ
上式称为数值求积公式,x
k
为求积节点,x
k
[∈ a ,b](k=0,1,…n),λ
k
为求积系数。一般要
求λ
k
只依赖于x
k
的选取,λ
k
、x
k
与f(x)的具体形式无关
[4]
。
3.2 微积分思想在求函数最值中的应用
由前面的叙述,我们看到,一个和函数相关的曲边梯形的面积可以由该函数的定积分计
算出来,而在数值计算中,该函数的定积分又是通过对定积分的定义式的近似计算得到的。
那么对给定区间[a,b]上的连续函数 f(x),“分割取近似,和式求极限”的“微积分”思想能否应
用在对 f(x)的最值的数值计算中?答案是肯定的。下面就仿照 3.1 中叙述微积分的顺序,扼
要介绍积分选择算法的数学原理。
积优 连续函数f(x)在区间[x
1
,x
2
] [a, b]上的最大(小)值 ( )
是一个与x
⊆
)}({max
],[
21
sf
xxs∈
)}({min
],[
21
sf
xxs∈
1
, x
2
, f有关的函数,称之为函数f
(
x
)
的累积最优(大/小)值函数(或最值函数),
简称函数f(x) 的积优,记为 ( )。相应地,f(x)称为 ( ) 的被
优函数。x
)(
2
1
xf
x
x
∨ )(
2
1
xf
x
x
∧ )(
2
1
xf
x
x
∨ )(
2
1
xf
x
x
∧
1
称为积优下限,x
2
称为积优上限。当x
1
和x
2
全为定值时, ( )称为
f(x)的定积优,否则称为不定积优(如图 2)。
)(
2
1
xf
x
x
∨ )(
2
1
xf
x
x
∧
微优 对函数 在区间[x,x+
)(xf
x
]上进行积优计算,当
0→
x
时,最值函数
( )相对于固定的 x 是一个定值,称之为函数 ( )在 x
处的最优(大/小)值微分,简称为 (
)(xf
xx
x
Δ+
∨ )(xf
xx
x
Δ+
∧
)(xf∨ )(xf∧
)(xf∨ )(xf
)的微优,记 作 ( )。
))(( xfp ∨ ))(( xfp ∧
积优中值定理(由 f(x)是连续函数和积优的定义即得证):
)()(
ξ
fxf
b
a
=∨
(
],[ ba
) (13)
)()(^
η
fxf
b
a
=
(
],[ ba
) (14)
根据积优和微优的定义可知:
))(( xfp ∨
= = =f(x) (15)
)(lim
0
xf
xx
xx
Δ+
→Δ
∨
)}({maxlim
],[
0
sf
xxxs
x
Δ+∈
→Δ
))(( xfp ∧
= = =f(x) (16)
)(lim
0
xf
xx
xx
Δ+
→Δ
∧
)}({minlim
],[0
sf
xxxsx Δ+∈→Δ
(注:f(x) 是连续函数,对连续函数,有:
x
0→
时, 成立,因而
(15)、(16)式成立)
)()( xxfxf Δ+→
可以看出该关系式和微积分中的相应公式
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