تحسين المخروط

يُعد التحسين المخروطي فرعًا من فروع التحسين المحدب الذي يدرس المشكلات التي تتكون من تقليل دالة محدبة على تقاطع فضاء فرعي أفيني ومخروط محدب .

تشمل فئة مسائل التحسين المخروطي بعضًا من أشهر فئات مسائل التحسين المحدب، وهي البرمجة الخطية والبرمجة شبه المحددة .

تعريف

بفرض وجود فضاء متجهي حقيقي X ، ودالة محدبة ذات قيم حقيقية

و:جR{\displaystyle f:C\to \mathbb {R} }

معرفة على مخروط محدبجX{\displaystyle C\subset X}وفضاء فرعي أفينيح{\displaystyle {\mathcal {H}}}محددة بمجموعة من القيود الأفينيةحأنا(x)=0 {\displaystyle h_{i}(x)=0\ }تتمثل مشكلة التحسين المخروطي في إيجاد النقطةx{\displaystyle x}فيجح{\displaystyle C\cap {\mathcal {H}}}الذي رقمو(x){\displaystyle f(x)}هو الأصغر.

أمثلة علىج{\displaystyle C}يشمل الجزء الموجبR+ن={xRن:x0}{\displaystyle \mathbb {R} _{+}^{n}=\left\{x\in \mathbb {R} ^{n}:\,x\geq \mathbf {0} \right\}}، المصفوفات شبه المحددة الموجبةS+ن{\displaystyle \mathbb {S} _{+}^{n}}والمخروط من الدرجة الثانية{(x،ت)Rن×R:xت}{\displaystyle \left\{(x,t)\in \mathbb {R} ^{n}\times \mathbb {R} :\lVert x\rVert \leq t\right\}} . غالبًاو {\displaystyle f\ }هي دالة خطية، وفي هذه الحالة تتحول مشكلة التحسين المخروطي إلى برنامج خطي ، وبرنامج شبه محدد ، وبرنامج مخروطي من الدرجة الثانية ، على التوالي.

الازدواجية

تتميز بعض الحالات الخاصة من مسائل التحسين المخروطي بصيغ مغلقة ملحوظة لمسائلها الثنائية.

ألبوم كونيك

البرنامج الخطي المخروطي الثنائي

تقليلجتيx {\displaystyle c^{T}x\ }
رهناً بـأx=ب،xج {\displaystyle Ax=b,x\in C\ }

يكون

أقصىبتيy {\displaystyle b^{T}y\ }
رهناً بـأتيy+s=ج،sج* {\displaystyle A^{T}y+s=c,s\in C^{*}\ }

أينج*{\displaystyle C^{*}}يشير إلى المخروط المزدوج لـج {\displaystyle C\ }.

بينما تتحقق الازدواجية الضعيفة في البرمجة الخطية المخروطية، فإن الازدواجية القوية لا تتحقق بالضرورة. [ 1 ]

برنامج شبه محدد

ثنائي برنامج شبه محدد في شكل متباينة

تقليلجتيx {\displaystyle c^{T}x\ }
رهناً بـx1F1++xنFن+جي0{\displaystyle x_{1}F_{1}+\cdots +x_{n}F_{n}+G\leq 0}

يُعطى بواسطة

أقصىتر (جيZ) {\displaystyle \mathrm {tr} \ (GZ)\ }
رهناً بـتر (FأناZ)+جأنا=0،أنا=1،...،ن{\displaystyle \mathrm {tr} \ (F_{i}Z)+c_{i}=0,\quad i=1,\dots ,n}
Z0{\displaystyle Z\geq 0}

مراجع