非严格不等式
fēi yán gé bù děng shì
非严格不等式使用 $\le$ 或 $\ge$ 来表示一个量小于或等于,或大于或等于另一个量,包括相等的情形。
Definition
非严格不等式使用 $\le$(小于或等于)或 $\ge$(大于或等于),边界值包含在解中:在数轴上要在该值处画实心圆圈,在区间表示法中,包含的边界用方括号表示。严格地说,在有序域中,$a \le b$ 意味着 $a < b$ 或 $a = b$,等价于 $b - a \ge 0$;非严格不等式在 $\mathbb{R}$ 的标准拓扑中定义闭集,在最优化问题中,形如 $g(x) \le 0$ 的约束定义了闭的可行域。紧致性(在 $\mathbb{R}^n$ 中要求闭性)正是保证最大值和最小值存在的性质,这也是为什么最优化问题通常采用 $\le$ 这样的约束形式。
Example
$x \ge 5$ 表示 $x$ 可以是 $5$、$6$、$7$,或任何不小于 $5$ 的数,在 $5$ 处画实心圆圈。$x \le 7$ 的解是 $(-\infty, 7]$,包含 $7$;一个现实例子是限速 $65$ 英里/小时,即 $x \le 65$,恰好以 $65$ 的速度行驶是被允许的。闭单位圆盘 $\{(x, y) : x^2 + y^2 \le 1\}$ 是 $\mathbb{R}^2$ 中由一个非严格不等式定义的紧致闭子集,根据最值定理,其上任何连续函数都能取到最大值和最小值。
Key Insight
"或等于"这一部分是它与严格不等式的关键区别,使边界值也能成为解的一部分;许多现实中的约束(最低年龄、最大载重、达标分数)都使用非严格不等式,因为恰好达到边界值是可以接受的,而正是这种闭性保证了最优化问题一定有解。