凸优化

在凸区域上最小化凸函数

凸优化是将一个受凸约束的凸目标函数最小化或等价地将一个受凸约束的凹目标函数最大化的过程。对于许多凸优化问题,都能有效地找到满足局部最优性条件的点。由于局部最优点也是全局最优点,因此只要找到一个局部最优点就足以解决问题。非凸问题的凸逼近提供了最优目标值和近似解的边界。万博 尤文图斯

下图展示了凸和非凸优化问题的例子。

凸优化的应用在金融和工程领域,包括投资组合优化、设计优化、参数估计、信号处理和最优控制。例如,在风险和跟踪误差有上界的情况下,选择股票投资组合以使收益最大化的问题可以表述为凸优化问题。

凸优化是寻找使函数最小化的向量\(x\)的数学问题:

$ $ min_ f (x) $ $ {x}

主题:

\(g_i (x)≤0 \)(非线性不等式约束)

\(Ax≤b\)(线性不等式约束)

\(A_{eq} x=b_{eq})(线性等式约束)

\(lb≤x≤ub\)(约束条件)

其中\(g_i,i = 1,…,m\)是凸函数。

线性规划(LP)和凸二次程序(QP)是凸优化问题。不等式约束为凸锥的圆锥优化问题也是凸优化问题。具有线性或凸二次目标和线性或凸二次约束(QCQP)的问题可以表示为二阶锥规划(SOCP),可以用高效的凸优化方法求解。

内点算法是求解凸优化问题的常用算法,可写成MATLAB®使用矩阵运算和柯列斯基分解或者是阻止低密度脂蛋白的分解优化工具箱™有实现的内部点算法线性规划二次程序非线性程序,二阶锥规划适用于大规模问题。

有关解决凸优化问题的更多信息,请参见优化工具箱



软件参考

参见:优化工具箱非线性规划线性规划二次规划优化设计投资组合优化