2 拉格朗日对偶(Lagrange duality)
先抛开上面的二次规划问题,先来看看存在等式约束的极值问题求法,比如下面的最优化问题:
目标函数是f(w),下面是等式约束。通常解法是引入拉格朗日算子,这里使用来表示算子,得到拉格朗日公式为
L是等式约束的个数。
然后分别对w和求偏导,使得偏导数等于0,然后解出w和。至于为什么引入拉格朗日算子可以求出极值,原因是f(w)的dw变化方向受其他不等式的约束,dw的变化方向与f(w)的梯度垂直时才能获得极值,而且在极值处,f(w)的梯度与其他等式梯度的线性组合平行,因此他们之间存在线性关系。(参考《最优化与KKT条件》)
然后我们探讨有不等式约束的极值问题求法,问题如下:
我们定义一般化的拉格朗日公式
这里的和都是拉格朗日算子。如果按这个公式求解,会出现问题,因为我们求解的是最小值,而这里的已经不是0了,我们可以将调整成很大的正值,来使最后的函数结果是负无穷。因此我们需要排除这种情况,我们定义下面的函数: