凸集的概念與推導


什么是凸集?

          假設所有的可行解構成一個點集C ,其中\(x,y\in C\),若有他們連線上的任意一點也是屬於C的話,點集C就是一個凸集,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連線上的任意一點,這個知識高中學過。

          典型的凸集 \({{\mathbb{R}}^{n}}\)\(\left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At=b \right\}\)\(\left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At\le b \right\}\)(為了避免混淆,我這兒用t代替x)

證明:

  • \(x,y\in {{\mathbb{R}}^{n}}\),則\(\theta x+(1-\theta )y\in {{\mathbb{R}}^{n}}\)成立,因為實數的組合肯定是在實數范圍內,不能說你兩個實數做加減乘除變成了一個復數。

  • \(x,y\in \left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At=b \right\}\),則有\(Ax=b\)\(Ay=b\)\(A(\theta x+(1-\theta )y)=\theta Ax+(1-\theta )Ay=\theta b+(1-\theta )b=b\),這就證明了x y連線上的任意一點也是屬於原來的點集的

  • \(x,y\in \left\{ t\in {{\mathbb{R}}^{n}}:At\le b \right\}\),則有\(Ax\le b\)\(Ay\le b\)\(A(\theta x+(1-\theta )y)=\theta Ax+(1-\theta )Ay\le \theta b+(1-\theta )b=b\),這就證明了x y連線上的任意一點也是屬於原來的點集的

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