Convex-optimization-strictly-quasiconvex-function

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厳密に準凸関数

$ f:S \ rightarrow \ mathbb \ {R} ^ n $およびSを$ \ mathbb \ {R} ^ n $の空でない凸集合とすると、各$ x_1に対してfは厳密にquasicovex関数と呼ばれます、x_2 \ in S $ with $ f \ left(x_1 \ right)\ neq f \ left(x_2 \ right)$、$ f \ left(\ lambda x_1 + \ left(1- \ lambda \ right)x_2 \ right)<max \:\ left \\ {f \ left(x_1 \ right)、f \ left(x_2 \ right)\ right \} $

備考

  • すべての厳密な準凸関数は厳密に凸です。
  • 厳密に準凸関数は、準凸を意味しません。
  • 厳密な準凸関数は、強い準凸ではない場合があります。
  • 疑似凸関数は、厳密に準凸関数です。

定理

$ f:S \ rightarrow \ mathbb \ {R} ^ n $を厳密に準凸関数にし、Sを$ \ mathbb \ {R} ^ n $の空でない凸集合とします。問題を考慮してください:$ min \:f \ left(x \ right)、x \ in S $。 $ \ hat \ {x} $がローカル最適ソリューションである場合、$ \ bar \ {x} $はグローバル最適ソリューションです。

証明

$ f \ left(\ bar \ {x} \ right)\ leq f \ left(\ hat \ {x} \ right)$となるような$ \ bar \ {x} \ in S $が存在するものとします

$ \ bar \ {x}、\ hat \ {x} \ in S $およびSは凸集合なので、したがって、

\ lambda \ bar \ {x} + \ left(1- \ lambda \ right)\ hat \ {x} \ in S、\ forall \ lambda \ in \ left(0,1 \ right)

$ \ hat \ {x} $は極小値なので、$ f \ left(\ hat \ {x} \ right)\ leq f \ left(\ lambda \ bar \ {x} + \ left(1- \ lambda \ right)\ hat \ {x} \ right)、\ forall \ lambda \ in \ left(0、\ delta \ right)$

fは厳密に準凸であるため。

f \ left(\ lambda \ bar \ {x} + \ left(1- \ lambda \ right)\ hat \ {x} \ right)<max \ left \\ {f \ left(\ hat \ {x } \ right)、f \ left(\ bar \ {x} \ right)\ right \} = f \ left(\ hat \ {x} \ right)

したがって、それは矛盾です。

厳密に準凹の関数

$ f:S \ rightarrow \ mathbb \ {R} ^ n $とSを$ \ mathbb \ {R} ^ n $の空でない凸集合とすると、fは$ごとに厳密に準シベックス関数となるx_1、x_2 \ in S $ with $ f \ left(x_1 \ right)\ neq f \ left(x_2 \ right)$、

f \ left(\ lambda x_1 + \ left(1- \ lambda \ right)x_2 \ right)> min \ left \\ {f \ left(x_1 \ right)、f \ left(x_2 \ right)\ right \ } 。

  • $ f \ left(x \ right)= x ^ 2-2 $ +これは厳密に準凸関数です。なぜなら、定義$ f \ left(\ lambda x_1 + \ left(1- \ lambda \ right)x_2 \ rightの制約を満たすドメイン内の任意の2点$ x_1、x_2 $を取る場合)<max \ left \\ {f \ left(x_1 \ right)、f \ left(x_2 \ right)\ right \} $関数は負のx軸で減少し、正のx軸で増加しているため、軸(放物線なので)。
  • $ f \ left(x \ right)=-x ^ 2 $ +これは厳密な準凸関数ではありません。なぜなら、$ x_1 = 1 $と$ x_2 = -1 $と$ \ lambda = 0.5 $をとると、$ f \ left(x_1 \ right)=-1 = f \ left (x_2 \ right)$ but $ f \ left(\ lambda x_1 + \ left(1- \ lambda \ right)x_2 \ right)= 0 $したがって、定義に記載されている条件を満たしていません。 ただし、定義内の制約を満たすドメイン内の任意の2点を取得すると、$ f \ left(\ lambda x_1 + \ left(1- \ lambda \ right)x_2 \ right)> min \ left \ \ {f \ left(x_1 \ right)、f \ left(x_2 \ right)\ right \} $。 関数は負のx軸で増加し、正のx軸で減少します。