Кіріспе
Сызықтық теңсіздіктердің шекті жүйелері үшін шешілу теоремасы Математикада Фаркастың леммасы - сызықтық теңсіздіктердің шекті жүйесі үшін шешілу теоремасы. Оны ең алғаш мажар математигі Гюла Фаркас дәлелдеген. Фаркастың леммасы - сызықтық бағдарламалаудың двойшылығын негіздейтін негізгі нәтиже және математикалық оңтайландыруды (басқаша айтқанда, математикалық бағдарламалауды) дамытуда орталық рөл атқарды. Ол басқа нәрселермен қатар сызықтық емес бағдарламалаудағы КарушКунТакер теоремасының дәлелінде қолданылады. Көлемдік теорияның негіздері саласында, лемма сонымен қатар Белл теңсіздіктерінің толық жиынтығының негізінде жергілікті жасырын айнымалы теориясының болуы үшін қажетті және жеткілікті шарттар түрінде, кез-келген нақты өлшемдер жиынтығынан алынған деректер. Фаркастың леммасының жалпылануы - конвекс теңсіздіктердің шешілу теоремасы, яғни сызықтық теңсіздіктердің шексіз жүйесі. Фаркастың леммасы "алмақтық теоремалар" деп аталатын мәлімдемелер класына жатады: екі жүйенің дәл біреуінің шешімі бар деп мәлімдейтін теорема.
In mathematics, Farkas' lemma is a solvability theorem for a finite system of linear inequalities. It was originally proven by the Hungarian mathematician Gyula Farkas. Farkas' lemma is the key result underpinning the linear programming duality and has played a central role in the development of mathematical optimization (alternatively, mathematical programming). It is used amongst other things in the proof of the Karush–Kuhn–Tucker theorem in nonlinear programming. Remarkably, in the area of the foundations of quantum theory, the lemma also underlies the complete set of Bell inequalities in the form of necessary and sufficient conditions for the existence of a local hidden variable theory, given data from any specific set of measurements. Generalizations of the Farkas' lemma are about the solvability theorem for convex inequalities, i. e., infinite system of linear inequalities. Farkas' lemma belongs to a class of statements called "theorems of the alternative": a theorem stating that exactly one of two systems has a solution.
Лемманың мәлімдемесі
Лемманың әдебиетте бірнеше сәл әртүрлі (бірақ бірдей) тұжырымдамалары бар. Мұнда келтірілгендер Гейл, Кун және Такердің (1951) еңбектері. Мұнда жазу вектордың барлық компоненттері теріс емес екенін білдіреді.
Логикалық түсіндіру
Әсіресе, еске түсіруге оңай нұсқасы мынау: егер сызықтық теңсіздіктер жиынтығының шешімі болмаса, онда керісіншелік теріс емес коэффициенттермен сызықтық комбинация арқылы шығарылуы мүмкін. Формулаларда: егер ол шешілмейтін болса, онда оның шешімі бар. Бұл теңсіздіктердің сол жағының және оң жағының комбинациясы. Оң комбинация сол жақта нөлдік векторды және оң жақта - 1 векторды туғызатын болғандықтан, қарама-қайшылық айқын. Осылайша, Фаркастың леммасын логикалық толықтықтың теоремасы ретінде қарастыруға болады: ол "аксиомалар" жиынтығы, сызықтық комбинациялар "сырыптау ережелері" болып табылады, ал лемма, егер аксиомалар жиынтығы сәйкес келмесе, онда оны шығару ережелерін қолдану арқылы жоққа шығаруға болады.
Қосымша әсерлері
Фаркастың леммасы қарапайым өзгертулер арқылы көптеген қосымша теоремаларға ауыстырылуы мүмкін, мысалы Гордан теоремасы: "x" шешімі бар немесе "y" ≥ 0-мен нөлден тыс шешімі бар. Фаркас леммасының жалпы қолданылуларына сызықтық бағдарламалаумен байланысты күшті дуалдық теоремасын және КарушКунТакер шарттарын дәлелдеу жатады. Фаркастың леммасының кеңейтілуі жартылай нақтыланған бағдарламаның дуалдылығын құру және оның күшті дуалдылық шарттарын талдау үшін пайдаланылуы мүмкін. Фредгольм альтернативасын қолдана отырып, КарушКунТаккер шарттарының бар екенін дәлелдеу жеткілікті, бірақ шарт қажет болуы үшін, Кошидің теңдеулері бұзылмағандығын көрсету үшін фон Нейманның минимакс теоремасын қолдану керек.