1
CSE203B Convex Optimization: Lecture 3: Convex Function
CK Cheng
- Dept. of Computer Science and Engineering
Lecture 3: Convex Function CK Cheng Dept. of Computer Science and - - PowerPoint PPT Presentation
CSE203B Convex Optimization: Lecture 3: Convex Function CK Cheng Dept. of Computer Science and Engineering University of California, San Diego 1 Outlines 1. Definitions: Convexity, Examples & Views 2. Conditions of Optimality 1. First
1
2
3
4
5
6
๐
เต
1 ๐ ๐๐๐ ๐ โฅ 1;
๐
๐ ฯ๐=1 ๐
1 2
7
๐
2๐๐โ1 2)
๐
2๐๐โ1 2
8
๐
๐
๐
๐
9
๐ ๐ฆ | ๐ = 1 โฆ ๐ , ๐ ๐ ๐ฆ ๐๐ ๐ ๐๐๐๐ค๐๐ฆ.
๐, epi ๐ is convex.
10
๐๐ ๐ฆ ๐๐ฆ1 , ๐๐ ๐ฆ ๐๐ฆ2 , โฆ , ๐๐ ๐ฆ ๐๐ฆ๐ ) exists at each ๐ฆ โ ๐๐๐๐
1 ๐ข (๐ ๐ฆ + ๐ข ๐ง โ ๐ฆ
11
๐2๐ ๐ฆ ๐๐ฆ๐๐๐ฆ๐ , ๐, ๐ = 1, โฆ , ๐ exists at each ๐ฆ โ ๐๐๐๐
12
13
1 2 ๐ฆ๐๐๐ฆ + ๐๐๐ฆ + ๐ , ๐ โ ๐๐
2
๐ฆ2 ๐ง , ๐ง > 0
๐
14
๐
1 1๐๐จ ๐๐๐๐ ๐จ โ 1 1๐๐จ ๐จ๐จ๐, ๐จ๐ = ๐๐ฆ๐
1 1๐๐จ 2 [ ฯ๐=1 ๐
๐
2๐จ๐ โ ฯ๐=1 ๐
๐๐๐ โฅ ๐๐๐ 2, ๐๐ = ๐จ๐, ๐๐ = ๐ค๐ ๐จ๐
๐๐ ๐ ๐๐ ๐ ๐, or ๐ = ๐จ + ๐๐๐ ๐๐๐ ๐
15
1 + ๐ 2, where ๐ 1, ๐๐๐ ๐ 2 are convex
๐ฆ 2๐ ๐ต๐ฆ + ๐ = ๐ต๐๐ผ ๐ง 2๐ ๐ง|๐ง = ๐ต๐ฆ + ๐ ๐ต
๐ log ๐๐ โ ๐๐ ๐๐ฆ๐ ,
๐๐ฆ < ๐๐, ๐ = 1, โฆ , ๐}
16
1 ๐ฆ , โฆ , ๐ ๐ (๐ฆ)} , ๐ ๐ are
๐งโ๐ท
๐งโ๐ท
๐งโ๐ท
๐ง 2=1
17
๐ง 2โค1 ๐ง๐๐ฆ
๐ง 1โค1 ๐ง๐๐ฆ
๐ง ๐โค1 ๐ง๐๐ฆ
18
1 ๐ฆ , ๐ 2 ๐ฆ
1 and ๐ 2 are convex
1
2 is convex, then ๐ ๐ฆ is
1 ๐๐ฆ + 1 โ ๐ ๐ง , ๐ 2 ๐๐ฆ + 1 โ ๐ ๐ง }
1 ๐ฆ) + 1 โ ๐ ๐ 1(๐ง , ๐๐ 2 ๐ฆ) + 1 โ ๐ ๐ 2(๐ง }
1 ๐ฆ), ๐ 2(๐ฆ)} + 1 โ ๐ max {๐ 1(๐ง , ๐ 2(๐ง)}
19
๐งโ๐ท ๐ ๐ฆ, ๐ง is convex.
๐งโ๐ท ๐(๐ฆ1, ๐ง)} and ๐ง2 โ {๐ง| min ๐งโ๐ท (๐(๐ฆ2, ๐ง)},
๐งโ๐ท ๐ ๐๐ฆ1 + 1 โ ๐ ๐ฆ2, ๐ง
๐งโ๐ท ๐ ๐ฆ, ๐ง is convex.
๐, ๐ท โ ๐+ ๐,
๐+๐
๐ง ๐(๐ฆ, ๐ง) = ๐ฆ๐ ๐ต โ ๐ถ๐ท+๐ถ๐ ๐ฆ,
20
21
22
๐ฆ
๐ฆ
23
๐ฆโ๐๐๐ ๐
๐ฆโ๐๐๐ ๐ โ ๐ง๐๐ฆ + ๐(๐ฆ))
๐ฆ
๐ฆ
๐๐ฆ + ๐๐ ๐ฆ
๐ฆ
๐ ๐ฆ โ 1 โ ๐ ๐(๐ฆ))
24
๐ฆ
25
๐ฆโ๐๐๐ ๐
26
๐ฆ
27
๐ฆโ๐++
๐ฆโ๐++๐ฆ๐ง + ๐๐๐๐ฆ
1 ๐ฆ
1 ๐ง
1 ๐ง = โ1 โ log โ๐ง
28
๐ฆ
29
๐ฆ
30
1 2 ๐ฆ๐๐ ๐ฆ, ๐ฆ โ ๐๐, ๐ โ ๐++ ๐
๐ฆ
1 2 ๐ฆ๐๐ ๐ฆ
1 2 ๐ฆ๐๐ ๐ฆ โ ๐ผ๐ ๐ฆ = ๐ง โ ๐ ๐ฆ
1 2 ๐ง๐๐ โ1๐ง
โ1 (exercise 3.40)
31
1 2 ๐ฆ๐๐ ๐ฆ + 1 2 ๐ง๐๐ โ1๐ง, โ๐ฆ, ๐ง โ ๐๐, ๐ โ ๐++ ๐
32
๐
๐
๐ฆ
๐ฆ
๐
๐
๐๐ ๐ฆ ๐๐ฆ๐ = ๐ง๐ โ ๐๐ฆ๐ ฯ๐=1
๐
๐๐ฆ๐ = 0
๐๐ฆ๐ ฯ๐=1
๐
๐๐ฆ๐, i.e. 1๐๐ง = 1
๐
33
1 ๐ ๐ฆ ๐ผ2๐ ๐ฆ โ 1 ๐ ๐ฆ 2 ๐ผ๐ ๐ฆ ๐ผ๐ ๐ฆ ๐
34
1 2๐ ืฌ โโ ๐ฆ ๐โ๐ฃ2
2 ๐๐ฃ : cumulative distribution function of
1 2๐ ๐๐๐๐ขฯ ๐โ1
2 ๐ฆโ าง
๐ฆ ๐ ฯโ1 ๐ฆโ าง ๐ฆ
35
36
37