118
0 0 0 0 0 0 M
M 0 0
M
M
0
0
2
4
8
12
2
0
1
2
0
2
-1
1
2
0
0
2
-1
0
0
-1
0
0
0
0
-1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
6M 2M
3M
M
-M
-M 0 0 0 0
M
0
0
0
1
6
13
2
0
1
2
0
1
0
0
1
1/2
-1
1/2
2
-1/4
1/2
-1/4
-1
0
0
0
0
-1/4
1/2
-1/4
1
0
0
0
0
1/4
-1/2
1/4
0
0
1
0
0
0
0
1
2M 0 M 2M -M 0 0 -M 0 0
0
0
0
0
1
1
5
11
1
0
0
0
0
1
0
0
1/2
1/2
-3/2
-1/2
1
-1/4
-1/2
-9/4
-1/2
0
1/2
1
0
-1/4
1/2
-1/4
1/2
0
-1/2
-1
0
1/4
-1/2
1/4
0
0
1
0
0
0
0
1
0 0 0 0 0 0 0
-M
-M
0 0
Bu jadvaldan otimal yechimni topamiz:
Bu yechim (IV) sistemaning (VI) shartlarni qanoatlantiruvchi bazis yechimi
boʻladi. Demak,
Lagranj funksiyasining egar nuqtasi boʻladi.
berilgan masalaning optimal yechimi boʻlib, unda
boʻladi.
Kun-Takkerning yetarlilik teoremalari.
Yuqorida biz
Kun-Takker
shartlari bilan tanishdik va tengsizliklar bilan berilgan masalalarni
1
1
2
1
1
2
1
2
2
2
1
2
1
1
2
2
2
2
2;
4
2
4;
2
8;
2
12;
x
v
z
x
v
z
x
x
w
x
x
w
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0.
x
x
v
v
w
w
z
z
1
2
min.
Z
Mz
Mz
b
P
b
C
0
P
1
P
2
P
1
2
1
V
2
V
1
Z
2
Z
1
W
2
W
1
Z
2
Z
1
W
2
W
4
j
4M
1
Z
2
P
1
W
2
W
2
j
2M
1
P
2
P
1
W
2
W
j
0
0
0
0
1
2
1
2
0
0
0
0
1
2
1
2
1,
1,
0,
0,
0,
0,
5,
11.
x
x
v
v
w
w
0
0
(
,
) (1;1;0;0)
X
0
(1;1)
X
0
(
) 3
f X
119
optimallashtirishda zaruruiy shartlarni koʻrib oʻtdik. Ba’zi bir holatlarda Kun-
Takker shartlari uchun yetarlilik shartlarini oʻzi ham yetarli hisoblanandi.
Klassik optimallashtirish masalalarida maksimum va minimum uchun
yetarlilik sharti asosoan ikkinchi tartibli hosilalar orqali aniqlanandi. Bu yerda esa,
chiziqsiz programmalashtirishda, qavariq va botiq funksiyalar uchun yetarlilik
shartlari ham toʻg‘ridan toʻg‘ri olinishi mumkin. Masalani maksimallashtirish
uchun, Kun va Takker quyidagicha yetarlilik teoremasini taklif qilishgan.
Teorema.
Quyida berilgan chiziqsiz programmalashtirish masalasini
qaraymiz:
( )
,
(
1, 2,..., )
i
i
g x
r
i
m
0
x
min .
f x
Yuqoridagi
masala uchun quyidagi shartlar bajarilsa:
(a)
f(x) funksiya differensiallanuvchi va botiq boʻlsa;
(b)
( )
i
g x
) funksiya differensiallanuvchi va qavariq boʻlsa;
(c)
*
x
nuqta Kun-Takkerning maksimumlik shartlarini qanoatlantiradi, u holda
*
x
nuqtada
x
f
funksiya maksimum nuqtaga erishadi.
Demak, yuqoridagi teoremaning (a), (b), (c) shartlari bajarilsa
*
x
nuqta
masalaning optimal yechimi
hisoblanadi.
Boshqa tomondan qaraganda, (a) va (b) shartlar bilan va Kun-Takker
shartlari masalani maksimallashtiradi. Agar nazarda tutilgan tengsizlik (a) va (b)
shartlar hisobga olinsa, u holda Kun-Takker shartlari funksiyani maksimallashti-
rish uchun zaruriy va yetarli shart hisoblanadi. Yuqorida koʻrilgan teorema qavariq
programmalshtirish deyiladi. Yetarlilik sharti faqat maksimallashtirish uchun kerak
boʻladi.
Qisman botiq programmalashtirish masalasi uchun Arrov-
Enthovenning yetarlilik nazariyasi.
Kun-Takkerning yetarlilik nazariyasiga
yuzlanadigan boʻlsak, ayrim qavariq botiq holatlarga duch kelamiz. Bular esa bir
qancha murakkab shartlarni keltirib chiqaradi. Arrov-Enthoven yetarlilik
nazariyasi deb nomlangan boshqa nazariyada esa bu holatlar maqsad va chekli
funksiyalarda qisman qavariqlik va qisman botiqlik shartlarining oʻzi
qanoatlantiradi. Shartlar orqali ular osonlashtirilishi bilan bir qatorda, yetarlilik
holatlarini oʻrganish imkoniyatlari kengayadi.
Arrov-Enthoven ishining asl kelib chiqishi
x
f
va
x
g
funksiyalari
maksimallashtirish masalasi va nomanfiy (≥) shaklidagi cheklovlar bilan bir vaqtda
qisman botiq boʻlishi kerak. Bu esa qisman botiq programmalashtirish masalalarini
keltirib chiqaradi. Bu muhokama jarayonida nomusbat (≤) tengsizligidan
120
maksimallashtirish masalasining cheklovlari va (≥) tengsizligidan
minimallashtirish masalasida foydalanamiz.
Berilgan chiziqsiz programmalashtirish masalasini qaraymiz
( )
,
(
1, 2,..., );
i
i
g x
r
i
m
0;
x
max .
f x
Yuqoridagi
masala
quyidagi shartlarni qanoatlantirsin:
(a)
f(x) maqsad funksiyasi differensiallanuvchi va nomanfiy sohada qisman
botiq;
(b)
x
g
funksiya differensiallanuvchi va nomanfiy sohada qisman qavariqdir;
(c)
*
x
nuqta Kun-Takkerning maksimumlik shartlarini qanoatlantiradi;
(d)
Quyidagilarning ixtiyoriy bittasi qanoatlantiriladi:
(d
1
) kamida bitta x
j
oʻzgaruvchi uchun
0
x
f
j
boʻlsa;
(d
2
) musbat qiymatga erishadigan x
j
oʻzgaruvchi uchun
*
0;
j
f x
(d
3
)
*
j
f x
ning barcha n-tartibli hosilalari noldan farqli va f(x) funksiya
*
x
nuqtada ikki marta differensiallanuvchi [ya’ni f(x) ning
*
x
da barcha ikkinchi
tartibli hosilalari mavjud];
(d
4
) f(x) funksiya botiq.
Demak,
*
x
nuqta π = f(x) funksiyaning maksimum nuqtasi boʻladi.
Bu
nazariyaning
isboti juda uzun boʻlganligi sababli, uni shu yerda
toʻxtatamiz. Biroq shunga e’tibor qaratish kerakki, Arrov va Enthover oʻzlarining
qisman botiqlik qisman qavariqlik nazariyasida botiqlik qavariqlik holatlarini
kamaytirishga erishgan vaqtda, ular yangi (d) shartni kiritishni muhim deb
topishdi. Shunga qaramasdan, (d) shartda berilgan toʻrtta holatdan faqat bittasi
toʻliq yetarlilik shartlarini shakllantirishi kerak. Shuning uchun natijada yuqoridagi
nazariya maksimum uchun toʻrtta turli yetarlilik shartlari guruhidan tashkil topgan.
Botiq
x
f
funksiya bilan (d
4
) shart bajarilganda, Arrov-Enthoven yetarlilik
nazariyasi Kun-Takker yetarlilik nazariyasi bilan bir xil boʻlib qoladi. Lekin bu
toʻg‘ri emas. Shu bilan birgalikda, Arrov va Enthoven
x
g
chekli funksiyani
qisman qavariq boʻlishini talab qiladi, uning yetarlilik shartlari shunda ham
kamroq boʻladi. Demak, nazariya (a) dan (d) gacha boʻlgan barcha yetarlilik
shartlarini qamrab oladi. Lekin buni boshqacharoq tarzda izohlash ham mumkin,
ya’ni (a), (b) va (d) shartlar bajarilsa, u holda Kun-Takker shartlari maksimum
uchun yetarli shartlar boʻladi. Bundan tashqari, agar cheklanganlik xususiyati
qanoatlantirilsa, unda Kun-Takker shartlari maksimum uchun zaruriy va yetarli
boʻladi. Kun-Takker nazariyasiga oʻxshab, Arrov-Enthoven nazariyasi
minimallashtirish shakliga osonlik bilan oʻtkazilishi mumkin. Optimallashtirish
yoʻnalishini saqlab qolish uchun zarur boʻladigan aniq oʻzgarishlar bilan
birgalikda, (a) va (b) holatlarida qisman botiq va qisman qavariq soʻzlarini
121
almashtirishimiz kerak, Kun-Takker maksimum holatlarini minimum holatlariga
almashtirish, (d
1
) va (d
2
) dagi tengsizliklarni saqlab qoliishimiz, va (d
4
) da botiq
soʻzini qavariqqa oʻzgartirishimiz kerak boʻladi.
33-mavzu. Aniqmas integral
Reja:
33.1.
Boshlang‘ich funksiya va aniqmas integral.
33.2.
Asosiy integrallar jadvali.
33.3.
Aniqmas integral xossalari.
33.4.
Trigonometrik funksiyalarni integrallash.
33.5.
Aniqmas integralning iqtisodiyotga ba’zi tatbiqlari.
Tayanch
soʻz va iboralar:
boshlang‘ich funksiya, aniqmas integral,
aniqmas integralda oʻzgaruvchini almashtirish, boʻlaklab integrallash, integral osti
funksiyasi, integrallash oʻzgaruvchisi.
Bizga
ma’lumki,
( )
n
F x
x
funksiyadan birinchi tartibli hosila olinsa,
1
( )
( )
n
f x
F x
nx
koʻrinishdagi funksiya hosil boʻladi. Biz yuqorida qaragan bu
funksiyalar oʻzaro quyidagicha nomlanadi:
( )
F x
funksiya
( )
f x
funksiyaning
boshlang‘ich funksiyasi.
( )
F x
funksiyaga ixtiyoriy
C const
oʻzgarmas sonning
qoʻshilishi uning
( )
f x
hosilasiga ta’sir qilmasligini e’tiborga olsak,
( )
f x
funksiyaning boshlang‘ich funksiyasini
( )
F x
C
koʻrinishda yozish mumkin.
Demak,
1
( )
( )
,
( ) sin
( )
cos
,...
n
n
f x
nx
F x
x
C f x
x
F x
x C
Shunday qilib quyidagi ta’rif va teoremani keltirish mumkin.
)
( x
F
va
)
( x
f
funksiyalar
b
a;
kesmada aniqlangan va uzluksiz boʻlib,
)
(
' x
F
mavjud boʻlsin.
1-ta’rif.
Agar barcha
b
a
x
;
uchun
)
(
)
(
'
x
f
x
F
oʻrinli boʻlsa, u holda
)
( x
F
funksiya
)
( x
f
funksiyaning
b
a;
oraliqdagi boshlang‘ich funksiyasi deyiladi.
Teorema.
Agar
x
F
1
va
x
F
2
funksiyalar
)
( x
f
funksiyaning
b
a;
oraliqdagi
boshlang‘ich funksiyalari boʻlsa, u holda bu funksiyalar uchun
)
(
1
2
const
C
C
x
F
x
F
munosabat oʻrinli boʻladi.
122
Isbot.
b
a
x
;
oraliqda
2
1
( )
( )
( )
x
F x F x
funksiyani qaraymiz. Ta’rifga
koʻra
2
1
( )
( )
( )
( )
( ) 0
x
F x F x
f x
f x
. Demak,
( )
x
C
va
2
1
F x
F x
C
.
Shunday qilib, boshlang‘ich funksiyaning umumiy koʻrinishi
C
x
F
)
(
shaklda
yoziladi.
2-ta’rif.
Boshlang‘ich funksiyaning
C
x
F
)
(
umumiy koʻrinishi berilgan
)
( x
f
y
funksiyaning aniqmas integrali deyiladi.
( )
f x
funksiyaning aniqmas integrali quyidagi koʻrinishda boʻladi:
( )
( )
f x dx
F x
C
(1)
Bu yerda
integral belgisi,
)
( x
f
– integral osti funksiyasi,
dx
x
f
)
(
– integral osti
ifodasi deb ataladi.
( )
( )
dF x
f x
dx
boʻlgani uchun (1) formulani quyidagicha yozish mumkin:
( )
( )
( )
dF x
f x dx
dx
dF x
dx
(2)
Aniqmas integral quydagi xossalarga ega:
1)
Biror funksiya differensialining aniqmas integrali shu funksiya bilan
oʻzgarmas son yig‘indisiga teng:
( )
( )
.
dF x
F x
C
2)
Aniqmas integralning differensiali (hosilasi) integral ostidagi ifodaga
(funksiyaga) teng:
( )
( )
d f x dx
f x dx
( )
( )
f x dx
f x
3)
Oʻzgarmas koʻpaytuvchi A ni integral belgisidan tashqarisiga chiqarish
mumkin:
( )
( )
,
Af x d x
A f x dx
(3)
bu yerda
0.
A
4)
Chekli sondagi funksiyalarning algebraik yig‘indisidan olingan aniqmas
integral shu funksiyalarning har biridan olingan aniqmas integrallarning algebraik
yig‘indisiga teng:
1
2
1
2
( )
( )
...
( )
( )
( )
...
( )
n
n
f x
f x
f x dx
f x dx
f x dx
f x dx
. (4)
123
5)
Agar
( )
( )
f x dx
F x
C
boʻlsa, u holda
1
(
)
(
)
,
f ax b dx
F ax b
C
a
bu yerda
0.
a
Integrallarni
hisoblashda keng foydalaniladigan elementar funksiyalar uchun
tuzilgan quyidagi asosiy integrallar jadvalini keltiramiz:
1
1.
,
1;
1
n
n
x
x dx
C
n
n
2
;
dx
x
C
x
2
1
.
dx
C
x
x
2.
ln
.
dx
x C
x
3.
;
.
ln
x
x
x
x
a
a dx
C
e dx e
C
a
4. cos
sin
.
x dx
x
C
5. sin
cos
.
x dx
x
C
2
6.
.
cos
dx
tgx C
x
2
7.
.
sin
dx
ctgx C
x
2
2
8.
arcsin
;
dx
x
C
a
a
x
0 .
a
2
arcsin
.
1
dx
x C
x
2
2
1
9.
arc
;
dx
x
tg
C
x
a
a
a
0 .
a
2
arc
.
1
dx
tgx C
x
2
2
1
10.
ln
,
2
dx
x a
C
x
a
a
x a
0 .
a
2
2
11.
ln
.
dx
x
x
C
x
12.
.
sh x dx chx
C
13.
.
chx dx sh x
C
14.
ln cos
.
tgx dx
x
C
15.
ln sin
.
ctgx dx
x
C
16.
ln
.
sin
2
dx
x
tg
C
x
17.
ln
.
cos
2 4
dx
x
tg
C
x
1-misol.
Aniqmas integral asosiy xossalari va jadvaldan foydalanib
integrallarni toping:
124
1)
5
4
;
x d x
2)
4
3
3
1
;
x
x
dx
3)
2
2
1
;
x
dx
x
4)
2
2
.
sin
cos
dx
x
x
Yechish.
1)
5
5
6
6
4
2
4
4
6
3
x dx
x dx
x
C
x
C
.
2)
4
3
4
3
5
4
3
1
3
1
3
5
4
x
x
dx
x dx
x dx
dx
x
x
x C
.
3)
2
2
2
2
2
1
2
1
x
x
x
dx
dx
x
x
x
x
2
3
2
4
1
2
ln
.
dx
dx
dx
x
C
x
x
x
x
x
4)
2
2
2
2
2
2
2
2
sin
cos
sin cos
sin cos
cos
sin
dx
x
x
dx
dx
dx
tgx ctgx C
x
x
x
x
x
x
.
Do'stlaringiz bilan baham: |