CVX介紹 幾何程式設計模式

2021-08-10 11:16:57 字數 1982 閱讀 9362

幾何程式(gp)是特殊的數學程式,可以使用變數的變化將其轉換為凸形式。 gp的凸面形式可以表示為dcp,但是cvx也提供了一種特殊的模式,允許gp以其原始形式指定。 cvx將自動執行必要的轉換,計算數值解,並將結果轉換回原始問題。還是需要看書啊= =去看一會凸優化書= =再接著翻譯吧,現在理解太困難了

要使用gp模式,您必須使用命令cvx_begin gp或cvx_begin gp而不是簡單的cvx_begin來開始您的cvx規範。 例如,在gp / max_volume_box.m的示例庫中找到的以下**可確定受到各種面積和比率約束的最大volume box:

cvx_begin gp

variables w h d

maximize( w * h * d )

subject to

2*(h*w+h*d) <= awall;

w*d<= afloor;

alpha <= h/w >= beta;

gamma <= d/w <= delta;

cvx_end

如例子所示,cvx支援使用加法,乘法,除法(如果適用)和冪的構造單項和正項。 此外,cvx通過允許在標準gp中允許使用任何正則項的廣義正項,支援構造廣義幾何程式(ggp)。 本教程提供了有關廣義幾何程式的更多資訊。

在這個版本的cvx中使用的求解器本身不支援幾何程式設計。 相反,它們使用逐次逼近方法中描述的逐次逼近技術來求解。 這意味著解決全科醫生的問題可能會比較緩慢,但是對於中小型的問題,這種方法執行良好。

在本節的其餘部分中,我們將描述在gp模式下構建模型時應用的特定規則。

頂級規則

cvx支援三種型別的幾何程式:

乙個最小化問題,由乙個廣義的正項目標和零個或多個約束組成。

乙個最大化問題,由單項目標和零個或多個約束組成。

乙個可行性問題,由乙個或多個約束組成。

最小化和最大化之間的不對稱 - 特別是後者只允許單項目標 - 是gp和ggp幾何的乙個不可避免的假象。

約束

幾何程式中可以指定三種型別的約束:

等式約束,使用==構造,其中雙方都是單項式。

小於不等式約束<=其中左側是廣義正態,右側是單項。

大於不等式約束》 =其中左邊是單項式,右邊是廣義的正項。

和dcp一樣,不允許不平等的約束。 儘管嚴格的不平等被支援,但它們被視為非嚴格的不平等,因此應該避免。

表示式

廣義幾何規劃的基本構件是單項式,正項和廣義正項。乙個有效的單項是

乙個宣告的變數;

兩個或多個單項式的乘積;

兩個單項式的比例;

乙個提高到實權的單項;或者

用monomial引數呼叫以下函式之一:prod,cumprod,geo_mean,sqrt。

乙個有效的正態表示式是

乙個有效的單項;

兩個或更多的正態之和;

兩個或更多個正項的乘積;

一項正義與一項單項的比率;

正整數的正整數;或者

用以下的函式來呼叫以下函式之一:sum,cumsum,mean,prod,cumprod。

乙個有效的廣義正態表示式是

乙個有效的posynomial;

兩個或更多廣義正態的總和;

兩個或更多廣義正態的乘積;

廣義一項和單項的比值;

乙個一般化的正態性被提公升到乙個正實權;或者

呼叫以下函式之一的廣義正規表示式:sum,cumsum,mean,prod,cumprod,geo_mean,sqrt,norm,sum_largest,norm_largest。

在cvx中建立和操縱單項式,正項和/或廣義正項的陣列是完全可能的,在這種情況下,這些規則以明顯的方式擴充套件。例如,兩個單項矩陣的乘積產生乙個矩陣,其條目是多項式(或特殊情況下的單項式)。

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