1 保凸运算
本节介绍一些保凸运算,用于将上一节介绍的基本凸集构造出其他凸集。
1 交集
交集是保凸的。无穷个凸集的交集也是凸的。
2 仿射函数
仿射函数:
如果一个函数有
最简单的例子就是伸缩和平移。(这点很好理解,伸缩和平移不会改变形状的凹凸性)
一个凸集向某几个坐标投影是凸的。(这个也比较好理解,一个凸的图形沿一个方向拍扁,必然是凸的。)
两个集合的和的定义为:
两个集合的积定义为:
如果
下面再举几个比较复杂的例子:
线性矩阵不等式的解:
这个解集是个凸集,因为这个解集是
双曲锥:
集合
3 线性分式和透视函数
透视函数:
我们定义
透视函数对向量进行伸缩和规范化,使最后一维分量为1。
例:对
透视函数是保凸运算。
线性分式函数:
线性分式函数是保凸的。
2 广义不等式
称锥
1
2
3
4
在正常锥上可以定义广义不等式,在正常锥上定义
举几个例子:
1 非负象限和广义不等式:
若
此时的广义不等式就是我们通常说的普通意义上的不等式。
2 半正定锥和矩阵不等式
若
此时的广义不等式的意义是
广义不等式满足类似普通不等式的性质,如传递性,反对称性等等。
其中广义不等式和普通不等式最大的区别是不是任意两点都是可比的。即
最小元和极小元:
如果对于每个
相对应的概念是极小元。如果
(图片来自斯坦福Boyd Convex Optimization)
对于锥
对于锥
图中虚线区域和
(未完,待续)