凸優化,對偶問題與拉格朗日函數


優化問題的基本形式

 

 

 

 

 

 

最大值問題可轉化為最小值問題 

 

優化問題的域

     

可行域:所有可行點的集合

最優化值:

最優化解:

 

凸優化問題的基本形式

其中,約束函數f(x)是凸函數,h(x)為仿射函數

 仿射函數:即最高次數為1的多項式函數。常數項為零的仿射函數稱為線性函數。

 凸優化問題的重要性質:

  1.凸優化問題的可行域為凸集

  2.凸優化問題的局部最優解即為全局最優解

 

對偶問題

 一般優化問題的拉格朗日乘子法

    

拉格朗日函數

    

對固定的x,拉格朗日函數是關於的仿射函數,當x為定值時,f(x)為定值,h(x)為定值,函數關於 線性,關於線性,即為若干條直線。

拉格朗日對偶函數

    

若問題沒有明確的下確界,則g(lamta,V) 為負無窮

     

根據定義,顯然有:對於任意的lamda,任意的x,若優化問題有最優值p,則g(lamta,V) <=p

進一步,拉格朗日對偶函數為凹函數

 

分析

公式純手打QAQ!

對偶

 

 

 

強對偶條件

若要對偶函數的最大值等於原問題的最小值,則需滿足:

KKT條件

 

 實踐案例

可以參見SVM的求解過程!

 


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