一、优化问题的分类优化问题可分为以下三类。
1无约束的优化问题,可写成如下。
在类1的最优化问题中,经常使用即使在Fermat定理,即求取f(x)的导数,且腼腆的月为零的情况下,也求出候补最佳值,并在这些候补值中进行验证的方法; 如果是凸函数,可以保证是最优解。
2有等式约束的优化问题,可写成如下。
限制条件
对于第二类优化问题,常用的方法为3358www.Sina.com/,用一个系数将拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier)写成等式约束一个公式
目标函数f(x),腼腆的月亮为零,可以求出候补值的集合,进行验证求出最佳值。
拉格朗日函数,可写成如下。
限制条件
对于第三类优化问题,常用的方法是拉格朗日乘子类似,我们把所有的拉格朗日函数和拉格朗日乘子写成一个公式
3358www.Sina.com/拉格朗日乘子法可适用于通过拉格朗日函数对各个变量求导和3有不等式约束的优化问题,
KKT条件,对于约束条件,其中f(x )为等式、不等式约束
1f(x)的时候,我们通过http://www.Sina.com/的方法,寻找最好的地方
假设这一最佳点,即在此时
另外,如果f(x )为实数函数,且为n维向量,则f ) x )对向量的导数为
拉格朗日函数的情况下,举个例子
从几何学上看,可以看出在一个曲面上寻找函数的最小值
相当于z取不同值时,可以将目标函数投影到曲面上。 即,变为拉格朗日乘子,如下图所示
取d1或d2时,为KKT条件,此时我们为二、拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier):
现在,我们约束的时候,曲面上会形成曲线。 即图中的有等式约束的优化问题
假设形成了有不等式约束的优化问题和有等式约束的优化问题,目标函数,相交意味着在其等高线内部或外部存在其他等高线,用于新的等高线和目的
只有到没有约束条件为止,求导在上图的情况下为3358www.Sina.com/,所以最佳值为f(x )的梯度=*h ) x )
上述约束条件为,此时的约束条件为有一个等式约束条件
在http://www.Sina.com/的情况下,http://www.Sina.com/应该改写为
、要求其最小值的等高线
目标函数,是拉格朗日乘子,是约束条件
<4>如果约束条件是等式和不等式,且有多个的时候,就需要若干个KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,即对于
约束条件
想取得最优解,要满足以下条件(KKT条件):
1. L(x, a, b)对x求导为零;
2. h(x) =0;
3. a*g(x) = 0;
一步步来说明,此时我们要求f(x)的最小值,可以构建拉格朗日函数
为什么这么构建呢?因为当 g(x)<=0,h(x)=0,a>=0 的时候,(注意此处的h(x)=0是KKT条件的第2个)
a*g(x)<=0,所以 在取得最大值的时候,即a*g(x)=0的时候,就等于f(x),(注意此处的a*g(x)=0是KKT条件的第3个)
所以需要求解的目标函数的最小值写成表达式是
上式的对偶表达式是
由于我们要求的最优化是满足强对偶的,即对偶式子的最优值等于原式子的最优解
设当 的时候有最优解,此时
即函数 在 处取得最小值
用fermat定理,对于函数 求取导数后腼腆的月亮等于0后的结果,(注意此处的导数=0是KKT条件的第1个)
即f(x)的梯度 + a*g(x)的梯度 + b*h(x)的梯度 = 0
所以对于多个不等式和等式混合的约束条件的时候,拉格朗日函数可以写成
约束条件