给定一般不等式约束优化问题,f 不一定是凸函数。
subject to
其对应拉格朗日函数:
L(x, u, v) = f(x) + +
一定有:
1. 对任意x* 在可行解几何(C)内, 一定有 L(x*,u,v) <= f(x*) # 因为等式约束为0,不等式约束<=0
2. ,其中g(u,v)叫做拉格朗日对偶函数,u>=0. (as in kkt)
总结重要性质1: 拉格朗日对偶函数为f* 提供一个下界, f*是不带约束条件的目标函数的最小值。
进而重要性质2: 对原始问题的求最小值等价于求对偶问题(下界函数)的最大值(因为对偶函数为f*提供下界):
同样的一般不等式约束的优化问题:上述对应的对偶问题是:
subject to: u>= 0
弱对偶性一定成立,无论是否凸函数。
即重要性质1: f* >= g*
重要性质2: 对偶问题,一定是凸优化问题,无论原始问题目标函数是否为凸函数。
附强对偶性存在条件:
如果原始问题的目标函数以及不等式约束均为凸函数,
且至少存在一个x 使得不等式约束以及等式约束严格成立,
那么 f* = g*.