凸优化 第二章 凸集

这篇博客探讨了数学中的超平面概念,包括其定义、如何划分半空间以及与向量不等式的关系。接着介绍了半正定锥、正定锥和广义不等式,特别是它们在优化问题中的应用。文章还讨论了对偶锥和广义不等式的对偶性,以及如何利用对偶锥简化不等式的判断。此外,还提到了极小元和最小元的概念,并强调了在广义不等式框架下这些概念的重要性。

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在此记录一些需要理解的概念

超平面的表达

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超平面可以看成是aT(x−x0)=0aTx=aTx0=b    [将aTx0记为b]a^T(x-x_0)=0\\a^Tx=a^Tx_0 =b \ \ \ \ [将a^Tx_0记为b]aT(xx0)=0aTx=aTx0=b    [aTx0b]
相应的,超平面也就分出了两个半空间
aTx≥b=aTx0aT(x−x0)≥0a^Tx\ge b=a^Tx_0\\ a^T(x-x_0)\ge0aTxb=aTx0aT(xx0)0
我们知道当两个向量夹角小于九十度的时候内积大于等于0,所以大于等于的半空间就是在法向量a一侧的半空间
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向量不等式

对于多个不等式的合成写法,向量不等式(所以这类序并不像定义在R上的序,要么是大于要么是小于,可能整个向量不等式里一部分大于一部分小于,不一定能比较)
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半正定锥,正定锥

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广义不等式

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回顾锥的定义
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凸和闭都好理解,实的是什么意思?

  • 非空内部 ,因为锥可以是一条射线,内部为空
  • 尖的,因为锥可以是一个双向的锥(领结型),两个关于某点对称的锥,这就排除了这一种情况

广义不等式是RnR^nRn上的半序关系,用proper cone K∈RnK\in R^nKRn来定义
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对偶锥和广义不等式

对偶锥一定是凸的,也就是说可以看作是原锥的一个凸近似。
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在广义不等式下定义极小元minimal和最小元minimum,需要注意最小元是所有元素都可比较(半序关系不一定非黑即白),他是最小的,极小元是在可以比较的点里比它小的和S的交集只有他一个。
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目前对对偶锥和对偶广义不等式的理解是这样的。

  • 广义不等式是定义在正常锥下的一种关系
  • 用对偶锥定义的对偶广义不等式和原广义不等式之间可以相互转换
  • 可以用对偶广义不等式描述原广义不等式下的关系
  • 原广义不等式下的关系可能不太好判断?用对偶广义不等式表达可能更好判断?
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