Кіріспе

Математикалық функцияларды сақтау тәртібі

Математикада монотонды функция (немесе монотонды функция) – берілген ретті сақтайтын немесе өзгертетін реттелген жиынтар арасындағы функция. Бұл ұғым алғаш рет математикалық анализде пайда болды, кейіннен тәртіп теориясының көбірек абстрактілі жағдайына жалпыланды.

Есептеу және талдау

Калькульде нақты сандардың кіші жиынында анықталған және нақты мәндерге ие функция, егер ол толығымен кемімейтін немесе толығымен өспейтін болса, монотонды деп аталады. Рет белгісін кері бұру арқылы, қатаң түрде кемитін (сондай-ақ кемитін) деп аталатын сәйкес ұғымды табуға болады. Осы контексте, "монотонды түрлендіру" термині оң монотонды түрлендіруді білдіреді және сандардың ретін өзгертетін "теріс монотонды түрлендіруден" ажырату үшін қолданылады.

Іздеу алгоритмдері аясында

Іздеу алгоритмдерінің аясында монотондық (немесе консистенттік) – эвристикалық функцияларға қолданылатын шарт. Эвристика монотонды болып есептеледі, егер кез келген n түйіні мен n әрекеті a арқылы тудырылған n' мұрагері үшін, n-ден мақсатқа жетудің бағаланған құны, n'-ге жету құнына және n'-ден мақсатқа жетудің бағаланған құнына қосылғаннан артық болмаса.

Бұл үшбұрыш теңсіздігінің бір түрі, мұнда n, n' және мақсат Gn түйіні n-ге ең жақын орналасқан. Барлық монотонды эвристикалар қабылданатындықтан, монотондық қабылданудан қатаң талап болып табылады. Мысалы, A* сияқты кейбір эвристикалық алгоритмдер, егер олар қолданатын эвристика монотонды болса, оптималды екенін дәлелдеуге болады.

Буль функцияларында

Буль алгебрасында монотонды функция — {0,1} жиынындағы барлық ai және bi үшін, егер a1 ≤ b1, a2 ≤ b2, ..., an ≤ bn (яғни, {0, 1}^n картезиан көбейтіндісі координата бойынша реттелген болса), онда f(a1, ..., an) ≤ f(b1, ..., bn) болады. Басқаша айтқанда, Буль функциясы монотонды болады, егер кіріс мәндерінің кез келген комбинациясы үшін, кіріс деректерінің біреуін жалғаннан шынға өзгерту шығыстың жалғаннан шынға өзгеруіне ғана себеп болса, шыннан жалғанға емес. Графикалық тұрғыдан алғанда, бұл n-арғы Буль функциясының шындық мәндерімен белгіленген n-куб түріндегі бейнесінде шындықтан жалғанға қарай бағытталған тік қабырға болмаса, функция монотонды болады. (Бұл белгіленген Хассе диаграммасы функцияның белгіленген Венн диаграммасының дуалы болып табылады, және n ≤ 3 үшін көбірек қолданылады.) Монотонды Буль функциялары — операторларды «және» және «немесе» (әсіресе «емес» операторына рұқсат етілмейді) қолданып, кіріс мәндерін біріктіретін өрнектер арқылы анықталуы мүмкін функциялар. Мысалы, «a, b, c-ның кемінде екеуі орындалады» — a, b, c-ның монотонды функциясы, себебі оны мысалы, ((a және b) немесе (a және c) немесе (b және c)) түрінде жазуға болады. n айнымалыдағы мұндай функциялардың саны n-нің Дедекинд саны деп аталады.

SAT мәселесін шешу, әдетте NP-қиын міндеттің бірі, барлық қатысты функциялар мен предикаттар монотонды және Бульдік болған жағдайда тиімді жүзеге асырылуы мүмкін.