凸函式的對偶函式(conjugate)

2021-07-24 17:22:44 字數 1156 閱讀 4016

啟發:

由上次關於凸函式上境圖的刻畫可以得到乙個描述f(凸函式)的一種方式。即,令 f∗

= 也就是說,h對應於那些包含ep

if的半空間對應的超平面。那麼,h(

x)≤f

(x) 當且僅當 μ∗

≥sup

. 那麼,f

∗ 是如下定義的f∗

的上境圖: f∗

(x∗)

=supx

定義:f∗

稱為f的對偶函式(conjugate)。f∗

實際上可以看成函式 g(

x∗)=x∗

>−μ

,(x,

μ)∈e

pif

的逐點上確界。所以f∗

是凸函式,事實上f∗

也是閉的。

對偶地來看,由於

f 是 h(

x)=x∗

>−μ

∗,(x

∗,μ∗

)∈f∗

=epi

f∗的逐點上確界,所以 f(

x)=supx

綜合上面的討論,我們有:

定理1.

f 是乙個凸函式, 那麼

f的對偶函式f∗

是乙個閉的凸函式,且 (c

lf)∗

=f∗,

f∗∗=

clf

注意到:對任意的凸函式,我們有,

(fenchel 不等式)

x∗>≤f(

x)+f

∗(x∗

) 定理2.

h 是rn

上的乙個凸函式,令f(

x)=h

(a(x

−a))

+a∗>+α

,其中a 是rn

到rn 的乙個一對一的線性對映,那麼: f∗

(x∗)

=h∗(

a∗−1

(x∗−

a∗))

+,a>+α

∗ 其中

a∗是

a 的伴隨變換(adjoint),α∗

=−α−

a∗>

證明:直接計算。

拉格朗日對偶函式 拉格朗日對偶問題

前段時間學了拉格朗日乘子法,學會了構造拉格朗日函式,也就是學會了把帶約束 等式或不等式 的優化問題轉化為無約束優化問題,私以為這部分就學完了到此為止了,沒想到今天推導svm的數學模型,要推原問題的對偶問題,愣是艱難地卡了大半天,一直沒明白對偶問題的含義,原來拉格朗日函式得到以後還要進一步往下推出拉格...

偶函式性質的推廣

如果函式 f x 為偶函式,則其必然滿足,f x f x 且有 f x f x f x f x 0 其實在涉及偶函式的考查中,用到最多見的變形是使用 f x f x f x f x 0 已知函式 y f x e x e 求解不等式 f x f 2 x 中 x 的取值範圍。法1 分類討論,很繁瑣的思路...

凸函式及其性質

上世紀70年代新的數學分支 凸分析 的出現,打破了分析數學中 線性 和 非線性 這樣乙個經典的卻又是極不對稱的分劃格局,使得過去相當一部分非線性的內容 即 凸 內容 能夠象線性分析那樣優美地得到高度統一的處理。一切理論和應用的非線性數學問題都朝著 凸 靠近,早已經構成數學和應用數學的重要思想。由於凸...