閘函數

閘函數

閘函數(barrier function)是用來界定區域邊界性狀的一種函數。又稱障礙函數。處理優化問題時,在極值點的搜索過程中,為保證搜索始終在可行域內,對企圖從可行域內部穿越邊界的點,在目標函數中加入障礙項,表示障礙項的函數即為閘函數。距邊界越近,障礙越大,當趨於邊界時,障礙趨於無窮大,從而保證最優解不會超出可行域。

基本介紹


閘函數(barrier function)是用來界定區域邊界性狀的一種函數。設是上一點,如果中存在函數滿足條件:
1. 在中是上調和的;
2.在 中,
則稱是中調和運算元的正則點,稱為中調和運算元在點的閘函數。如果有界區域在點上滿足外部球條件,那麼函數
就是調和運算元在點的閘函數。

正則邊界點


正則邊界點(regular boundary point)是一類邊界點。所謂正則邊界點,是指的一個開集ω的邊界點,使得以上每個具有緊支集的連續函數f為邊界值的廣義狄利克雷問題的解在的邊界值與 一致,這等價於(或 )在不瘦。當時,這等價於為( 或 )的2正則點(參見“α正則點”),故可採用維納判別法(當時,用對數容量代替的類似判別法)。常用的充分必要判別法還有:
1. 在存在 閘函數,即存在的開鄰域N及內的上調和函數,使得
2. 對1.中的格林函數G,有
另外,當時,簡單實用的充分判別法是所謂龐加萊錐條件,即存在以為頂點的圓錐體在的某鄰域與不相交。

相關定理


定理1設為區域的邊界,在上連續。如果點是一個正規邊界點,則函數
在點P處連續,並且其中為的上函數集。
定理2 設為區域的邊界,在上連續,如果上的每一個點都是正規邊界點,則Dirichlet問題
的解存在。
由定理2 可知,求解Dirichlet問題就轉化為當滿足什麼條件時,上的每一點都是正規邊界點。這裡給出一種簡單而常見的情況:如果在點處滿足外球條件,且外球的球心為,則
在內是調和函數,在上連續,且對有
稱滿足此條件的函數為在點P處的閘函數。