不等式约束条件下求极值3| 学习笔记

简介: 快速学习不等式约束条件下求极值3。

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不等式约束条件下求极值3

 

内容介绍

一、拉格朗日对偶

二、原始问题和对偶问题得关系

 

一、拉格朗日对偶

构造拉格朗日对偶函数(Lagrangian Dual Function)求解不等式。某些条件下,把原始的约束问题通过拉格朗日函数转化为无约束问题,如果原始问题求解棘手,在满足 KKT 的条件下用求解对偶问题来代替求解原始问题,使得问题求解更加容易。

基本问题:求 f(x)最小值,

约束条件为 h(x)=0,g(x)≤0

构造拉格朗日函数:L(x,image.png)=f(x)+image.pngh(x)+image.pngg(x)

构造拉格朗日对偶函数:

image.png

拉格朗日对偶问题即为:

对q(image.png)求最大值,image.png>0

如果原始问题棘手,就将原始问题该求拉格朗日的对偶问题。

image.png

如果 x 不满足已知约束时,h(x)≠0或者 g(x)>0;那么 L 的最大值则为无穷大

如果 x 满足已知约束,h(x)=0且 g(x)≤0,则:

image.png

只有 h(x)和 g(x)都等于0时,f(x)才是最大值,所以最后得出结论就是对 f(x)求最大值等于 f(x)

因此得到:

image.png

考虑满足约束的情况:

image.png

已知中间部分 L 得 f(x),所以最后得到结果就是求 f(x)最小值。

image.png

 

二、原始问题和对偶问题得关系

如果都有最优解

则有:

image.png

即原始问题的最优值不小于对偶问题中的最优值。如果想通过求解对偶问题来解决原始问题,就必须要求等号成立: d*=p*。换言之,如果有 d*=p*,则满足对偶问题的最优解也是原始问题的最优解。

满足 KKT 条件即可保证 d*=p*

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