凸优化理论基础3——凸集和凸锥重要例子

简介: 凸优化理论基础3——凸集和凸锥重要例子

凸优化理论基础3——超平面和半空间

  之前我们已经介绍了仿射集、凸集、凸锥等概念,这节将来介绍超平面和半空间。🌵🌵🌵

超平面

定义: 超平面是具有下面形式的集合image.png

上述定义还可以表示成以下形式:image.png

 其中X0是超平面上的任意一点。不清楚观此视频🍜🍜🍜这里来看看超平面的几何解释,如下:

aea69d965afd019ae2d8f89d6a68a488.png

半空间

image.png84c4bef372ae8bfdd27fe5a7818a4ce2.png

超平面和半空间是凸集

 首先直接给出以下结论:

  • 超平面是仿射集
  • 超平面是凸集
  • 半空间不是仿射集
  • 半空间是凸集

这里我想来证明证明超平面是凸集半空间是凸集这两个结论【证明凸集及后面证明凸函数比较重要】

  1. 证明超平面是凸集3f9f65291daa4709b70c9d8912790e07.png
  2. 证明半空间是凸集ceca4a040fb44a258b70a346814ea362.png


球和椭球image.png5a6de37d6b4782840b7438364a7264a8.png

椭球也是凸集,其定义如下:

image.png

其中P是对称正定矩阵。

 

关于此部分视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1xp4y1C7z1/?spm_id_from=autoNext🍁🍁🍁

范数球和范数锥

image.png

关于此部分视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1oA411t7L4/?spm_id_from=autoNext🍁🍁🍁


多面体

  多面体被定义为有限个线性等式和不等式的解集,如下:

image.png78c5838f98780c3dff96953f4fd476e9.png

单纯形

image.png

image.png

 下面给出一些常见的单纯形:

  • 一维单纯形是一条线段
  • 二维单纯形是一个三角形
  • 三维单纯形是一个四面体


半正定锥

image.png

此部分参考视频:https://www.bilibili.com/video/BV1Gt4y127oW/?spm_id_from=autoNext🍁🍁🍁

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