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.

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.