凸優化(八)——Lagrange對偶問題

〇、說明

凸優化主要學習《凸優化》(Stephen Boyd等著,王書寧等譯)[1]這本書。學習過程中,對其內容的理解時有困惑,也參考一些其他書籍資料。筆者盡量將這部分知識整理地簡潔明了,成此系列筆記。

如有錯誤疏漏,煩請指出。如要轉載,請聯系筆者,hpfhepf@gmail.com。

一、意義

無論原問題是不是凸優化問題,都可以將原問題轉化為凸優化問題來求解。

當Lagrange對偶問題的強對偶性成立時,可以利用求解對偶問題來求解原問題;而原問題是凸優化問題時,強對偶性往往成立。否則,可以利用求解對偶問題求出原問題最優值的下界。

二、Lagrange對偶問題

2.1、原問題


2.2、Lagrange函數

2.3、Lagrange對偶函數

2.4、Lagrange對偶問題

1、最優值的下界

2、最好下界

2.5、弱對偶性

2.6、強對偶性

1、強對偶性

2、約束準則

很多研究成果給出了除凸性條件之外的強對偶性成立的條件,這些條件稱為約束準則。

3、Slater條件和Slater定理

三、最優性條件

3.1、互補松弛性

3.2、KTT條件

1、非凸優化問題的KKT條件

2、凸優化問題的KKT條件

當原問題是凸優化問題時,滿足KKT條件的點也是原、對偶問題的最優解。

若某個凸優化問題具有可微的目標函數和約束函數,且滿足Slater條件,那么KKT條件是最優性的充要條件。

3、KKT條件的意義

KKT條件在優化領域有著重要的作用。在一些情況下,可以通過解析求解KKT條件來求解優化問題。高等代數中的Lagrange乘子法就可以理解為利用KKT條件求解約束求極值問題。[2]

更一般地,很多求解凸優化問題的方法可以理解為求解KKT條件的方法。

附錄

A、參考

[1]、《凸優化》,Stephen Boyd等著,王書寧等譯

[2]、《高等數學》(同濟四版)

B、相關目錄

凸優化(一)——概述

凸優化(二)——凸集

凸優化(三)——凸函數

凸優化(四)——問題求解

凸優化(五)——回溯直線搜索

凸優化(六)——最速下降法

凸優化(七)——牛頓法

凸優化(八)——Lagrange對偶問題

C、時間線

2016-03-01 第一次發布

2016-08-08 修改文章名,重新整理完善

最后編輯于
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