
【计】 isotonicity
defend; keep; protect
foreword; initial; order; preface; prolegomenon; sequence
在数学和计算机科学中,保序性(英文:Order-Preserving 或Monotonicity)指一个函数或映射在定义域内保持元素间原有顺序关系的性质。具体表现为:若输入值增大,输出值保持同向(非递减)或反向(非递增)变化。以下是核心解析:
设函数 ( f: A to B )(( A, B ) 为有序集),若对任意 ( x, y in A ):
( x leq y implies f(x) leq f(y) )
( x < y implies f(x) < f(y) )
( x leq y implies f(x) geq f(y) )
中文术语 | 英文术语 | 说明 |
---|---|---|
保序性 | Order-Preserving | 广义保持顺序关系 |
单调性 | Monotonicity | 特指函数增减方向的一致性 |
单调递增 | Monotonically Increasing | 非严格递增(允许等值) |
严格单调递增 | Strictly Increasing | 无等值(严格上升) |
单调递减 | Monotonically Decreasing | 非严格递减 |
排序算法(如堆排序)需满足保序性以确保结果正确性。
目标函数的单调性影响梯度下降法的收敛性。
索引结构(如B+树)依赖键值的保序存储实现高效查询。
定义单调函数与极限关系(Chapter 4)→ 参考链接
保序性在分布式系统一致性协议中的应用(IEEE 754)→ 参考链接
序理论中的保序映射公理化描述→ 参考链接
函数 ( f(x) = x )(定义域 (mathbb{R}))不具保序性,因 ( -2 < 1 ) 但 ( f(-2) = 4 > f(1) = 1 ),违反顺序一致性。
保序性是数学中描述某种运算或映射保持元素间顺序关系的性质,常见于极限、函数单调性、积分等领域。以下是其核心解释:
保序性指若两个元素在运算或映射前后保持原有的大小顺序,则称该过程具有保序性。例如:
在数学分析中,数列极限的保序性定理指出:
若存在 ( N in mathbb{N} ),当 ( n > N ) 时 ( a_n leq bn ),且两数列均收敛,则
$$lim{n to infty} an leq lim{n to infty} b_n.$$
应用示例:
若 ( a_n = frac{1}{n} ),( b_n = frac{2}{n} ),显然对所有 ( n geq 1 ),( a_n leq b_n )。两者的极限均为 0,满足 ( 0 leq 0 )。
函数的单调性是其保序性的直接体现:
示例:
函数 ( f(x) = x ) 在 ( x geq 0 ) 时导数为 ( 2x geq 0 ),故在此区间保序(递增)。
若在区间 ([a, b]) 上 ( f(x) leq g(x) ),且两者均可积,则:
$$int_a^b f(x) , dx leq int_a^b g(x) , dx.$$
意义:积分运算保持了函数间的局部大小关系。
保序性通过保持顺序关系,为证明不等式、分析函数性质(如单调性)以及处理极限和积分提供了重要工具。其核心在于“顺序不变”,但需注意前提条件(如极限存在、函数可导/可积等)。
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