[物理学与PDEs]第2章习题12 严格凸性的转换

本文针对给定的严格凸函数$L$,通过数学推导证明了经过特定变量变换后的函数$M$同样保持严格凸性。该证明适用于$n=1$的情况,并详细展示了变换过程及其对函数凸性的影响。

设 $L=L(\xi_0,\xi_1,\cdots,\xi_n)$ 关于变量 $\xi_0>0,\xi_1,\cdots,\xi_n$ 为严格凸的. 证明函数 $$\bex M=\cfrac{1}{\xi_0}L(\xi_0,\xi_1,\cdots,\xi_n) \eex$$ 关于变量 $$\bex \eta_0=\cfrac{1}{\xi_0},\quad \xi_1=\cfrac{\xi_1}{\xi_0},\cdots,\eta_n=\cfrac{\xi_n}{\xi_0} \eex$$ 是严格凸的.

 

证明: 仅对 $n=1$ 的情形加以证明. 先给出 $$\bex M=\eta_0 L\sex{\cfrac{1}{\eta_0},\cfrac{\eta_1}{\eta_0}}. \eex$$ 于是 $$\beex \bea M_{\eta_0}&=L+\eta_0 \sez{L_{\xi_0}\sex{-\cfrac{1}{\eta_0^2}} +L_{\xi_1}\sex{-\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}}}\\ &=L-\cfrac{1}{\eta_0}L_{\xi_0} -\cfrac{\eta_1}{\eta_0}L_{\xi_1},\\ M_{\eta_1}&=\eta_0L_{\xi_1}\cfrac{1}{\eta_0} =L_{\xi_1}; \eea \eeex$$ $$\beex \bea M_{\eta_0\eta_1} &=L_{\xi_0}\sex{-\cfrac{1}{\eta_0^2}} +L_{\xi_1}\sex{-\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}}\\ &\quad+\cfrac{1}{\eta_0^2}L_{\xi_0}-\cfrac{1}{\eta_0}\sez{ L_{\xi_0\xi_0}\sex{-\cfrac{1}{\eta_0^2}} +L_{\xi_0\xi_1}\sex{-\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}} }\\ &\quad+\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}L_{\xi_1} -\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2} \sez{ L_{\xi_0\xi_1}\sex{-\cfrac{1}{\eta_0^2}} +L_{\xi_1\xi_1}\sex{-\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}} }\\ &=\cfrac{1}{\eta_0^3}\sex{ L_{\xi_0\xi_0} +2\eta_1L_{\xi_0\xi_1}+\eta_1^2L_{\xi_1\xi_1} }\\ &=\cfrac{1}{\eta_0^3} \sex{\ba{cc}1& \eta_1 \ea} \sex{\ba{cc} L_{\xi_0\xi_0}&L_{\xi_0\xi_1}\\ L_{\xi_0\xi_1}&L_{\xi_1\xi_1} \ea} \sex{\ba{cc} 1\\ \eta_1 \ea}\\ &>0, \eea \eeex$$ $$\beex \bea M_{\eta_0\eta_1} &=M_{\eta_1\eta_0}=L_{\xi_1\xi_0}\sex{-\cfrac{1}{\eta_0^2}} +L_{\xi_1\xi_1}\sex{-\cfrac{\eta_1}{\eta_0^2}}\\ &=-\cfrac{1}{\eta_0^2}\sex{L_{\xi_0\xi_1}+\eta_1 L_{\xi_1\xi_1}},\\ M_{\eta_1\eta_1}&=\cfrac{1}{\eta_0}L_{\xi_1\xi_1}; \eea \eeex$$ $$\beex \bea M_{\eta_0\eta_0}M_{\eta_1\eta_1}-M_{\eta_0\eta_1}^2 &=\cfrac{1}{\eta_0^4} \sex{L_{\xi_0\xi_0}+2\eta_1L_{\xi_0\xi_1}+\eta_1^2L_{\xi_1\xi_1}}L_{\xi_1\xi_1}\\ &\quad -\cfrac{1}{\eta_0^4} \sex{L_{\xi_0\xi_1}^2+2\eta_1L_{\xi_0\xi_1L_{\xi_1\xi_1} +\eta_1^2L_{\xi_1\xi_1}^2}}\\ &=\cfrac{1}{\eta_0^4}L_{\xi_0\xi_0}L_{\eta_1\eta_1}\\ &>0. \eea \eeex$$

 

标题基于Python的自主学习系统后端设计实现AI更换标题第1引言介绍自主学习系统的研究背景、意义、现状以及本文的研究方法和创新点。1.1研究背景意义阐述自主学习系统在教育技术领域的重要和应用价值。1.2国内外研究现状分析国内外在自主学习系统后端技术方面的研究进展。1.3研究方法创新点概述本文采用Python技术栈的设计方法和系统创新点。第2相关理论技术总结自主学习系统后端开发的相关理论和技术基础。2.1自主学习系统理论阐述自主学习系统的定义、特征和理论基础。2.2Python后端技术栈介绍DjangoFlask等Python后端框架及其适用场景。2.3数据库技术讨论关系型和非关系型数据库在系统中的应用方案。第3系统设计实现详细介绍自主学习系统后端的设计方案和实现过程。3.1系统架构设计提出基于微服务的系统架构设计方案。3.2核心模块设计详细说明用户管理、学习资源管理、进度跟踪等核心模块设计。3.3关键技术实现阐述个化推荐算法、学习行为分析等关键技术的实现。第4系统测试评估对系统进行功能测试和能评估。4.1测试环境方法介绍测试环境配置和采用的测试方法。4.2功能测试结果展示各功能模块的测试结果和问题修复情况。4.3能评估分析分析系统在高并发等场景下的能表现。第5结论展望总结研究成果并提出未来改进方向。5.1研究结论概括系统设计的主要成果和技术创新。5.2未来展望指出系统局限并提出后续优化方向。
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