最优化--中科院实景课堂--第二节 局部极小点+凸函数+无约束优化引言

本文探讨了无约束优化中的关键概念,包括目标函数的复杂性、局部与全局极小点的区别,以及如何利用泰勒中值定理进行高维函数的分析。通过一阶和二阶条件,阐述了稳定点、鞍点与极值点的关系,并结合凸函数特性,揭示了局部极小点成为全局极小点的条件。最后,概述了无约束优化的基本步骤。

1、目标函数很复杂,甚至可能需要采样,而且来之不易。因此需要用少的步数算出最值

2、gloal、local(weak平/strict严格/isolated孤立[他的邻域内只有这样一个极小点,没有震荡])

3、我们找 的是在邻域内的最小

4、泰勒中值定理

考虑高维
f多维到一维的映射函数,连续可微分,x是高维。且在二次连续可微下:
在这里插入图片描述
首先是转置,直观理解这里是因为是多维到一维的原因。
然后是tp,这里可以看作是泰勒中值定理中余项。

5、判断条件
一阶必要条件:梯度等于0;

必要条件
反证法
假设最优点梯度不等于0
在这里插入图片描述
说是不等于0,那可以构造一个负梯度方向,然后和梯度的内积小于0,因此在这个点的邻域内的内积也是小于0的。因此带入这个邻域内一个点就会发现矛盾。

二阶时充分条件:由一阶的证明,可知梯度等于0;同时Hessian矩阵半正定时是局部极小点。

反正法:
Hessian矩阵不是半正定
在这里插入图片描述
同一阶的证明思路
注意,连续函数极值点都是稳定点也叫鞍点,但是反过来不行

充分条件

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