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凸优化

以下是凸优化中常用的公式,使用 LaTeX 和 Markdown 格式表示:

  1. 凸函数(Convex Function):
    定义:函数 \(f: \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}\) 是凸函数,如果对于任意两个点 \(x, y \in \mathbb{R}^n\)\(0 \leq \lambda \leq 1\),满足

    \[f(\lambda x + (1-\lambda)y) \leq \lambda f(x) + (1-\lambda)f(y) \]

  2. 凸集(Convex Set):
    定义:集合 \(C \subseteq \mathbb{R}^n\) 是凸集,如果对于任意两个点 \(x, y \in C\)\(0 \leq \lambda \leq 1\),都有

    \[\lambda x + (1-\lambda)y \in C \]

  3. 凸优化问题(Convex Optimization Problem):
    目标函数和约束条件都是凸函数的优化问题。

  4. 最小化凸函数的凸优化问题:

    \[\text{minimize} \;\; f_0(x) \]

    \[\text{subject to} \;\; f_i(x) \leq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[h_i(x) = 0, \;\; i = 1,2,\ldots,p \]

  5. 凸优化问题的最优解(Optimal Solution of Convex Optimization Problem):
    如果凸优化问题存在最优解,那么最优解满足以下条件:

    \[f_0(x^*) \leq f_0(x), \;\; \text{for all feasible } x \]

    \[f_i(x^*) \leq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[h_i(x^*) = 0, \;\; i = 1,2,\ldots,p \]

  6. 拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier Method):
    对于凸优化问题,通过构建拉格朗日函数,引入拉格朗日乘子,可以将原问题转化为一个无约束优化问题。

  7. KKT 条件(Karush-Kuhn-Tucker Conditions):
    对于凸优化问题的最优解,KKT 条件是其必要条件。对于最小化问题,KKT 条件如下:
    约束条件:

    \[f_i(x^*) \leq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[h_i(x^*) = 0, \;\; i = 1,2,\ldots,p \]

    拉格朗日乘子:

    \[\lambda_i \geq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[\mu_i \in \mathbb{R}, \;\; i = 1,2,\ldots,p \]

    KKT 条件:

    \[\nabla f_0(x^*) + \sum_{i=1}^{m} \lambda_i \nabla f_i(x^*) + \sum_{i=1}^{p} \mu_i \nabla h_i(x^*) = 0 \]

    \[f_i(x^*) \leq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[h_i(x^*) = 0, \;\; i = 1,2,\ldots,p \]

    \[\lambda_i \geq 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

    \[\lambda_i f_i(x^*) = 0, \;\; i = 1,2,\ldots,m \]

以上是一些常见的凸优化公式和定义。你可以使用 LaTeX 和 Markdown 格式来呈现这些公式,以便更清晰地表示数学表达式。希望对你有所帮助!

posted on 2023-12-10 01:25  rexrex  阅读(30)  评论(0编辑  收藏  举报