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Verbesserte Abschätzungen der Ober- und Untergrenzen

Das schlichte Addieren der positiven bzw. negativen Koeffizienten eines Polynoms führt zu einer recht groben Abschätzung der Ober- bzw. Untergrenze. Im folgenden wird ein verbesserter Algorithmus für die Berechnung der Obergrenze gezeigt. Die Untergrenze erhält man dann leicht mit:

Die genauere Abschätzung ergibt sich unter Verwendung der Relation

Ein negativer Term, z.B. , kann damit ersetzt werden durch den sicher größeren Term , mit für alle .

Beispiel für ein eindimensionales Polynom:

dessen grob abgeschätzte Obergrenze sich zu ergibt.

Durch Ersetzung aller mit negativen Koeffizienten durch , mit , erhält man ein neues Polynom . Im Beisipiel: . Der Ersetzungsprozeß kann mit folgendem Schema veranschaulicht werden:

Die Exponenten wachsen von links nach rechts. Demnach ist das Verschieben eines Koeffizienten von links nach rechts äquivalent zur oben erklärten Substitution. Nach dem Verschieben der negativen Koeffizienten kann man sie mit den positiven verrechnen. Die übrigbleibenden Koeffizienten bilden das neue Polynom .

Anwendung von (4.15) auf das neue Polynom liefert , eine wesentlich bessere Abschätzung für die Obergrenze des Polynoms.

Das Verfahren läßt sich leicht auf mehrere Dimensionen übertragen. Ein zweidimensionales Beispiel:

Die nach (4.15) grob berechnete Obergrenze ergibt sich zu .

Die Koeffizienten lassen sich wieder in ein Schema eintragen, wobei diesmal die Exponenten von links nach rechts und von oben nach unten zunehmen:

Negative Koeffizienten darf man deshalb sowohl nach unten als auch nach rechts verschieben. Optimale Anwendung dieser Möglichkeiten liefert als neues Polynom :

Anwendung von (4.15) auf liefert als wesentlich besseren Wert für die Obergrenze.



Werner Eberl
Fri Apr 14 00:36:50 MET DST 1995