内积是线性代数运算的一个结果,一行*一列。
内积的性质!
什么是范数???
对称矩阵:关于主对角线对称!
正定对称矩阵:
二阶导是正定的,f(x)就是严格的凸函数!(找全局最小值,而不是驻点)
半正定矩阵
梯度
Hessian矩阵
遗传算法
算法的两个关键步骤是交叉和变异!
凸集的几何意义是:若两个点属于此集合,则这两个点连线上的任意一点均属于此集合。
凸优化,简单的问题,简单的优化问题!
最优化原理---研究生课程!
优化和数学规划:从一个可行解的集合中,寻找出最优的元素。
优化问题的简单分类
根据可行域D划分:
- 无约束优化问题
- 约束优化问题
- 线性规划
- 非线性规划
- 离散最优化问题
- 连续最优化问题
图形处理的优化问题:
图像有噪声,恢复成无噪声的图像!
图像,分片光滑曲面!色块!
TV范数要尽可能小,是图像是分片光滑的。
差分
超大规模集成电路的设计:
将难得问题转换为简单的问题!
单纯型法!!!
线性规划的最优解出现在顶点上或者边上,利用这种性质,可以使用单纯型法!
凸规划/非凸规划
凸函数:
非凸函数:能够找到不相邻的最低的点
任何一个线性规划的问题都是凸函数
难的是非凸的问题
容易的是凸的问题
离散的优化问题是比较难的,非凸的
最短路径的问题:
访问一个网站花费的代价是最小的。
单目标问题/多目标问题
任何一个问题,你能把他清晰的描述出来,就解决了80%。希尔伯特
任何一个问题,您能把他变成一个凸优化,就解决了90%
凸集,凸函数
凸优化
若干算法
数头发,是很耗时的,比较难的,专门有一些算法去研究的。
优化的历史:
牛顿、拉普森:
f(x) = 0 =>min f(x)^2
高数、赛德尔等:
线性方程组 =>min ...
转换为最优化的问题!
拉格朗日:最优化的重要
拉格朗日乘子:一般优化问题都带约束,约束难处理。通过拉格朗日乘子,将约束变成目标。***
凸优化的核心:如何把目标和约束之间的关系找出来。
优化源自打仗!可以节约资源!
动态规划---贝尔曼---解决优化问题的算法
冯诺依曼---博弈论---每个人都要优化自己的目标函数
多目标优化---有一个人优化所有的目标函数
纳什均衡---博弈论的核心---优化中的一块(博弈论和最优化是想通的)
单纯形法---丹齐格---求解线性规划非常巧妙、非常简单的方法
线性规划是凸规划,单纯形法有一定的问题---内敛法(不实用)--->多项式时间的算法--->内点法(IPM):解决线性规划,尤其是大问题,最有效的方法。
内点法如今已经运用在非凸的领域!
以上内容很难,非优化人员,不需要深究,我们要实现如何运用这些优化的知识。
优化的应用,并不简单!
优化的方法,优化的思路去解决自己的问题!
最优化:从可行解中找出,最优的。
优化变量
凸规划是容易的问题
凸规划:目标函数是凸函数,约束是凸集或若干个凸函数组成的
理论
凸集
凸函数
凸优化问题
对偶理论
无约束优化问题
有约束的优化问题
掉以轻心:120%的努力才能做好!
凸锥
几种凸集:
空集
Rn空间:是仿射集!是凸集!是凸锥!
n维空间的子空间是凸集!
任意的直线是凸集!
任意的线段是凸集!