闸函数(barrier function)是用来界定区域边界性状的一种函数。又称障碍函数。处理优化问题时,在极值点的搜索过程中,为保证搜索始终在可行域内,对企图从可行域内部穿越边界的点,在目标函数中加入障碍项,表示障碍项的函数即为闸函数。距边界越近,障碍越大,当趋于边界时,障碍趋于无穷大,从而保证最优解不会超出可行域。

外文名

barrier function

基本介绍

闸函数(barrier function)是用来界定区域边界性状的一种函数。设

上一点,如果

中存在函数

满足条件:

1.

中是上调和的;

2.在

中,

则称

中调和算子的正则点,称

中调和算子在

点的闸函数。如果有界区域

点上满足外部球条件,那么函数

就是调和算子在点

的闸函数。

正则边界点

正则边界点(regular boundary point)是一类边界点。所谓正则边界点,是指

的一个开集ω的边界点

,使得以

上每个具有紧支集的连续函数f为边界值的广义狄利克雷问题的解在

的边界值与

一致,这等价于

(或

)在

不瘦。当

时,这等价于

( 或

)的2正则点(参见“α正则点”),故可采用维纳判别法(当

时,用对数容量代替的类似判别法)。常用的充分必要判别法还有:

1. 在

存在

闸函数

,即存在

的开邻域N及

内的上调和函数

,使得

2. 对1.中

的格林函数G,有

另外,当

时,简单实用的充分判别法是所谓庞加莱锥条件,即存在以

为顶点的圆锥体在

的某邻域与

不相交。

相关定理

定理1

为区域

的边界,

上连续。如果点

是一个正规边界点,则函数

在点P处连续,并且

其中

的上函数集。

定理2

为区域

的边界,

上连续,如果

上的每一个点都是正规边界点,则Dirichlet问题

的解存在。

由定理2 可知,求解Dirichlet问题就转化为当

满足什么条件时,

上的每一点都是正规边界点。这里给出一种简单而常见的情况:如果

在点

处满足外球条件,且外球的球心为

,则

内是调和函数,在

上连续,且对

称满足此条件的函数

在点P处的闸函数。