凸集的概念与推导


什么是凸集?

          假设所有的可行解构成一个点集C ,其中\(x,y\in C\),若有他们连线上的任意一点也是属于C的话,点集C就是一个凸集,即

                    \(\theta x+(1-\theta )y\in C\quad 0\le \theta \le 1\)

          \(\theta x+(1-\theta )y\)代表的是x y连线上的任意一点,这个知识高中学过。

          典型的凸集 \({{\mathbb{R}}^{n}}\)\(\left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At=b \right\}\)\(\left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At\le b \right\}\)(为了避免混淆,我这儿用t代替x)

证明:

  • \(x,y\in {{\mathbb{R}}^{n}}\),则\(\theta x+(1-\theta )y\in {{\mathbb{R}}^{n}}\)成立,因为实数的组合肯定是在实数范围内,不能说你两个实数做加减乘除变成了一个复数。

  • \(x,y\in \left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At=b \right\}\),则有\(Ax=b\)\(Ay=b\)\(A(\theta x+(1-\theta )y)=\theta Ax+(1-\theta )Ay=\theta b+(1-\theta )b=b\),这就证明了x y连线上的任意一点也是属于原来的点集的

  • \(x,y\in \left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At\le b \right\}\),则有\(Ax\le b\)\(Ay\le b\)\(A(\theta x+(1-\theta )y)=\theta Ax+(1-\theta )Ay\le \theta b+(1-\theta )b=b\),这就证明了x y连线上的任意一点也是属于原来的点集的

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