×

规范二重性-三重性理论:对多尺度系统全局优化中的建模、问题和NP-harrdness的统一理解。 (英语) Zbl 1442.00012号

Singh,Vinai K.(编辑)等人,《数学方法和高性能计算的进展》。查姆:斯普林格。高级机械。数学。41, 3-50 (2019).
摘要:针对多尺度复杂系统中的一般优化、拓扑设计和控制问题,提出了一个统一模型。基于物理学中的必要条件和基本原理,以精确的方式提出了统一的正则对偶理论,将传统对偶理论和流行方法作为特殊应用。著名的二次/线性背包问题用其正则对偶解进行了解析求解。证明了唯一性和存在性。讨论了关于NP-hardness的两个猜想,它们对于正确理解和有效解决具有挑战性的现实问题具有重要作用。说明了非凸连续优化、直流规划、不动点问题、混合整数非线性规划、双层优化以及工程设计和控制的应用。对客观性、非线性、拉格朗日、拉格朗乘子法等基本概念的误解和错误进行了讨论和分类。本文将在优化和应用数学、工程物理和计算科学的多学科领域之间架起一座桥梁。
关于整个系列,请参见[Zbl 1481.65011号].

MSC公司:

00A71号 数学建模的一般理论
00A69号 通用应用数学
74件 固体力学中的优化问题
90-10 运筹学和数学规划相关问题的数学建模或模拟
90C60型 数学规划问题的抽象计算复杂性
74-10 可变形固体力学问题的数学建模或模拟
90C26型 非凸规划,全局优化

软件:

算法862
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ali,E.J.和Gao,D.Y.(2017)。非线性高梁后屈曲分析的改进规范对偶有限元方法和算法。在标准对偶理论中,D.Y.Gao、N.Ruan和V.Latorre(编辑),第277-289页。施普林格,2017年·Zbl 1456.65151号
[2] Anorld,VI(1998)《关于数学教学》,俄罗斯数学。调查,53(1),229-236·Zbl 1114.00300号 ·doi:10.1070/RM1998v053n01ABEH000005
[3] Aspnes,J.、Goldberg,D.和Yang,Y.R.关于传感器网络定位的计算复杂性,见:《计算机科学讲义》,3121,Springer-Verlag,2004年,第3244页·Zbl 1104.68305号
[4] Bader B W,Kolda T G(2006)。算法862:用于快速算法原型的MATLAB张量类。ACM Trans数学软件,32(4):635-653·Zbl 1230.65054号 ·doi:10.1145/1186785.1186794
[5] Candés,E.和Recht,B.(2008年)。通过凸优化实现精确矩阵补全,《技术报告》,加州理工学院,2008年·Zbl 1219.90124号
[6] Chen Y.和Gao,D.Y.(2016)。四阶多项式和对数和exp函数的非凸优化的全局解,J.Global optimization,64(3),417-431·Zbl 1369.90133号 ·doi:10.1007/s10898-014-0244-5
[7] Chen Y.和Gao,D.Y.(2017)。通过规范对偶理论获得球约束二次极小化的整体解,载于《规范对偶论:多学科研究的统一方法》,DY Gao、V.Latorre和N.Ruan(eds),Springer,纽约,第291-314页·Zbl 1382.49027号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-58017-3_15
[8] Ciarlet,PG(2013)。线性和非线性函数分析及其应用,SIAM,费城·Zbl 1293.46001号
[9] 费曼R、雷顿R和桑兹M。费曼物理学讲座,第二卷,1964年·Zbl 1322.74001号
[10] Gao,DY(1988)。极限分析的泛罚有限元编程,《计算机与结构》,28,第749-755页·Zbl 0632.73031号 ·doi:10.1016/0045-7949(88)90415-4
[11] Gao,DY(1996)。有限变形非光滑力学的补充有限元法。工程数学杂志。30, 339-353. ·Zbl 0857.73075号 ·doi:10.1007/BF00042755
[12] Gao,D.Y.(1997)。有限变形理论中的对偶极值原理及其在扩展非线性梁理论后屈曲分析中的应用。《应用力学评论》,50(11),S64-S71(1997)。 ·数字对象标识代码:10.1115/1.3101852
[13] Gao,D.Y.(1998年)。非凸参数变分问题中的对偶性、试验性和互补极值原理及其应用,IMA J.Appl。数学。,61, 199-235. ·Zbl 0923.49017号 ·doi:10.1093/imamat/61.3.199
[14] Gao,D.Y.(1998)。双互补性和对偶性:非线性平衡框架及其在弹塑性梁理论接触问题中的应用,J.Math。分析。申请。,第221、672至697页·Zbl 0971.74059号 ·doi:10.1006/jmaa.1998.5935
[15] Gao,D.Y.(1999)。有限弹性力学中的纯余能原理和试验性理论。《联邦公报》第26(1)卷,第31-37页·Zbl 0992.74013号 ·doi:10.1016/S0093-6413(98)00096-2
[16] Gao,D.Y.(1999)。二重性数学,威利电子与电子工程百科全书,6,68-77。
[17] Gao,D.Y.(1999)。大变形非光滑力学的一般解析解和互补变分原理。麦加尼卡34169-198·Zbl 0970.74011号
[18] Gao,D.Y.(2000)。非凸系统中的对偶原理:理论、方法和应用。施普林格,纽约/波士顿,454页·Zbl 0940.49001号 ·doi:10.1007/978-1-4757-3176-7
[19] Gao,D.Y.(2000)。非凸和非光滑变分问题的解析解和试探性理论及其应用,非线性分析,42,7,1161-1193·Zbl 0983.49024号 ·doi:10.1016/S0362-546X(99)00129-7
[20] Gao,D.Y.非光滑全局优化中的规范对偶变换方法和广义三性理论。J.全球。最佳方案。17(1/4),第127-160页(2000年)·Zbl 0983.74053号 ·doi:10.1023/A:1026537630859
[21] Gao,D.Y.(2001)。非光滑、非凸和非保守哈密顿系统中的互补性、极性和三性。菲尔翻译。伦敦皇家学会A 359,2347-2367·兹比尔1097.49514 ·doi:10.1098/rsta.2001.0855
[22] Gao,D.Y.(2003)。完美对偶理论和一类全局优化问题的完全解。优化52(4-5),467-493·Zbl 1040.49036号 ·网址:10.1080/02331930310001611501
[23] Gao,D.Y.(2003)。非凸半线性问题和正则对偶解。《力学与数学进展》,第二期,施普林格出版社,261-311·Zbl 1067.49024号
[24] Gao,D.Y.(2007)。箱约束非凸极小化问题的解与优化。管理。最佳。,3(2), 293-304. ·Zbl 1171.90504号 ·doi:10.3934/jimo.2007.3.293
[25] Gao,D.Y.(2009)。规范对偶理论:全局优化的统一理解和广义解。计算和化学。工程331964-1972·doi:10.1016/j.compchemeng.2009.06.009
[26] Gao,D.Y.(2014)。用于全局优化的统一建模和理论。2014年6月30日至7月6日,第16届贝加尔国际优化方法及其应用研讨会全体演讲,俄罗斯奥尔孔。
[27] Gao,D.Y.(2016)。有限弹性中一般反平面剪切问题的解析解,连续体力学。Thermodyn公司。28:175-194 ·兹比尔1348.35265 ·文件编号:10.1007/s00161-015-0412-y
[28] Gao,D.Y.(2016)。关于解决多尺度全局优化问题的统一建模、理论和方法,《数值计算:理论和算法》,(编辑)Y.D.Sergeyev、D.E.Kvasov和M.S.Mukhametzhanov,AIP会议论文集1776,020005。
[29] Gao,D.Y.(2016)。关于统一建模、规范二重性理论、优化中的挑战和突破,https://arxiv.org/abs/1605.05534 .
[30] Gao,D.Y.(2017)。拓扑优化的标准对偶理论,标准对偶试验:多学科研究的统一理论和方法,D.Y.Gao,N.Ruan和V.Latorre(Eds)。纽约州施普林格,第263-276页·Zbl 1382.49028号
[31] Gao,D.Y.(2018)。关于拓扑优化和正则对偶方法,《应用力学与工程中的计算机方法》,341249-277·Zbl 1440.74294号 ·doi:10.1016/j.cma.2018.06.027
[32] Gao,D.Y.和Ali,E.J.(2018)。三维拓扑优化的新型规范对偶理论,应用数学和高性能计算新兴趋势,V.K.Singh、D.Y.Gao和A.Fisher(Eds)。纽约州施普林格。
[33] Gao,D.Y.和Hajilarov,E.St-Venant-Kirchhoff材料控制的三维有限变形问题的解析解。DY Gao、V.Latorre和N.Ruan主编,《规范二重性理论:多学科研究的统一方法》,第69-88页。施普林格,纽约,2017年·Zbl 1382.49056号
[34] Gao,D.Y.、Latorre,V.和Ruan,N.(2017年)。规范对偶理论:多学科研究的统一方法论,纽约施普林格,377pp·Zbl 1387.49002号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-58017-3
[35] Gao,D.Y.和Ruan,N.:带方框和整数约束的二次极小化问题的解决方案。J.全球。最佳方案。47, 463-484 (2010). ·Zbl 1222.90039号 ·doi:10.1007/s10898-009-9469-0
[36] Gao,D.Y.,Ogden,R.W.(2008年)。非凸变分问题的多解性及其对相变和数值计算的影响。Q.J.机械。申请。数学。61, 497-522. ·Zbl 1153.74032号 ·doi:10.1093/qjmam/hbn014
[37] Gao,D.Y.,Ogden,R.W.(2008)。大变形弹性问题中的闭式解、极值和非光滑准则。宙斯。Ang.数学。Physik物理59,498-517·Zbl 1143.74018号 ·doi:10.1007/s00033-007-7047-1
[38] Gao,DY,Ogden,RW,Stavroulakis,G(2001)。非光滑和非凸力学:建模、分析和数值方法。Kluwer学术出版社。 ·doi:10.1007/978-1-4613-0275-9
[39] Gao,DY,Ruan,N和Latorre,V(2017年)。规范二重性-三重性理论:复杂系统中非凸分析/力学与全局优化之间的桥梁,摘自《规范二重性理论:多学科研究的统一方法》,DY Gao、V.Latorre和N.Ruan(eds),Springer,纽约,第1-48页·Zbl 1387.49002号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-58017-3
[40] Gao,D.Y.,Ruan,N.,Sherali,H.(2009)。具有正则对偶和拉格朗日对偶关系的非凸约束全局优化问题的解和最优性准则。J.全球。最佳方案。45, 473-497. ·Zbl 1213.90258号 ·数字对象标识代码:10.1007/s10898-009-9399-x
[41] Gao,D.Y.,Ruan,N.,Sherali,H.(2010)。固定成本二次规划的标准对偶解,优化与最优控制,A.Chinchulun等人(编辑),Springer优化与应用39·Zbl 1220.90072号
[42] Gao,D.Y.和Sherali,H.D.(2009年)。标准对偶理论:非凸力学和全局优化之间的联系,应用进展。数学。和Global Optimization,D.Y.Gao和H.Sherali(编辑)。斯普林格·Zbl 1220.90159号
[43] Gao,D.Y.,Strang,G.:几何非线性:势能、余能和间隙函数。夸脱。申请。数学。47(3),487-504(1989年)·Zbl 0691.73012号 ·doi:10.1090/qam/1012271
[44] Gao,D.Y.和Wu,C.Z.(2012)。关于四次多项式优化问题的试验性理论,J.Ind.Manag。最佳方案。8(1), 229-242. ·Zbl 1364.90271号 ·doi:10.3934/jimo。2012.8.229
[45] Gao,D.Y.,Yu,H.F.(2008)。固体相变的多尺度建模和规范对偶有限元方法。国际固体结构杂志。45, 3660-3673. ·Zbl 1169.74518号 ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2007.08.027
[46] Gao,T.K.(2013)。一类八阶多项式优化问题的完全解,IMA J Appl Math,80(1),158-176·Zbl 1408.90241号 ·doi:10.1093/imamat/hxt033
[47] Hiriart-Urruti,J.B.(1985年)。凸函数差分问题的广义可微性、对偶性和优化。课堂讲稿经济。数学。系统。,256: 37-70. ·Zbl 0591.90073号 ·doi:10.1007/978-3-642-45610-7_3
[48] Horst,R.,Thoai,N.V.(1999年)。DC编程:概述。J.选项。理论应用。,103: 1-43. ·Zbl 1073.90537号 ·doi:10.1023/A:1021765131316
[49] Jin,Z.和Gao,D.Y.(2017)。用正则对偶理论对直流优化问题进行建模和全局求解,应用数学与计算,296168-181·Zbl 1411.90275号 ·doi:10.1016/j.amc.2016年11月10日
[50] Karp,R.M.组合问题中的可约性。R.E.Miller和J.W.Thatcher主编,《计算机计算复杂性》,第85-103页,纽约:全体会议,1972年·Zbl 1467.68065号
[51] 约瑟夫·卢伊斯·拉格朗日(1811)。机械分析。Courcier,(由剑桥大学出版社重新发行,2009年)。
[52] Landau,L.D.和Lifshitz,E.M.(1976年)。力学。第1卷(第3版)。巴特沃斯·海尼曼·Zbl 0081.22207号
[53] Latorre,V.和Gao,D.Y.(2016)。求解一般非凸约束问题的标准对偶,《优化快报》,10(8):1763-1779。http://link.springer.com/article/10.1007/s11590-015-0860-0/fulltext.html ·Zbl 1362.90315号 ·doi:10.1007/s11590-015-0860-0
[54] Latorre,V.和Gao,D.Y.(2016)。混沌和NP-Hard中的全局最优轨迹。《国际分歧与混沌杂志》,26,1650142(2016)https://doi.org/10.1142/S021812741650142X ·Zbl 1345.34024号 ·doi:10.1142/S021812741650142X
[55] Latorre,V.和Gao,D.Y.(2018年)。经典对偶理论用于解决大型噪声传感器网络定位问题。出现在IEEE控制论汇刊
[56] Latorre,V.和Gao,D.Y.(2018年)。图像恢复中的半二次重整和正则对偶理论。提交。
[57] Lewis A.S.和Wright,S.J.(2016)。组合最小化的近似方法,《数学编程:A和B系列档案》,158(1-2):501-546·Zbl 1345.49041号 ·doi:10.1007/s10107-015-0943-9
[58] Li,S.F.和Gupta,A.(2006年)。关于双配置力,《弹性力学杂志》,84:13-31·Zbl 1103.74013号 ·doi:10.1007/s10659-005-9047-8
[59] Liu,I.-S.(2005)。关于欧几里德客观性和物质框架诱导差异原则的进一步评论。连续体力学。热电偶。,17, 125-133 ·Zbl 1108.74315号 ·doi:10.1007/s00161-004-0191-3
[60] Marsden,J.E.和Hughes,T.J.R.:《弹性的数学基础》,Prentice-Hall,1983年·Zbl 0545.73031号
[61] Morales,D.M.和Gao,D.Y.(2015)。正则对偶理论和求解一般无约束全局优化问题的试验,数学。机械。《复杂系统》,第3卷(2015),第2期,139-161·Zbl 1321.49055号
[62] Morales,D.M.和Gao,D.Y.(2017)。关于两个表面之间的最小距离,在《规范对偶理论:多学科研究的统一方法论》中,DY Gao、V.Latorre和N.Ruan(编辑),Springer,纽约,第359-372页·Zbl 1394.90452号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-58017-3_18
[63] Moreau,J.J.(1968年)。中央研究院,超保守主义和非保守主义的概念。巴黎理工学院,267 A,954-957·Zbl 0172.49802号
[64] 默多克,A.I.(2005)。对经典连续介质物理学客观性本质的批判,连续介质力学。热电偶。,17(2):135-148 ·Zbl 1112.74316号 ·doi:10.1007/s00161-004-0192-2
[65] Oden,J.T.《数学建模导论》。John Wiley&Sons,2011年·Zbl 1227.00037号 ·数字对象标识代码:10.1002/9781118105733
[66] Puchinger,J.、Raidl,G.R.、Pferschy,U.(2010年)。多维背包问题:结构和算法,INFORMS J.Compute。22 (2): 250-265 . ·Zbl 1243.90190号 ·doi:10.1287/ijoc.1090.0344
[67] Qi,L.Q.,Chen,H.和Chen,Y.(2018)张量特征值及其应用,纽约施普林格,329页·Zbl 1398.15001号 ·doi:10.1007/978-981-10-8058-6
[68] 阮N.和高D.Y.(2014)。一般传感器网络定位问题的全局最优解决方案,性能评估,75-76:1-16。
[69] 阮N.和高D.Y.(2018)。不等式约束二次离散规划问题的全局最优解。在《典型二重性试验:多学科研究的统一理论和方法》中,D.Y.Gao、V.Latorre和N.Ruan(编辑)。纽约州施普林格,第315-338页。http://arxiv.org/abs/1205.0856 ·Zbl 1382.49037号
[70] 阮N.和高D.Y.(2014)。一般传感器网络定位问题的全局最优解,性能评估,75-76:1-16。
[71] 阮N.和高D.Y.(2014)。非线性动力系统的规范对偶方法,IMA J.Appl。数学。,79: 313-325. ·Zbl 1323.92185号 ·doi:10.1093/imamat/hxs067
[72] 阮N.和高D.Y.(2018)。关于多尺度系统中一般不动点问题的建模和完全解及其应用,https://arxiv.org/abs/1801.08651 ·Zbl 1462.90099
[73] Santos,H.A.F.A.和Gao D.Y.(2011)解决大变形弹性梁后屈曲问题的标准对偶有限元法,国际非线性力学杂志,47:240-247·doi:10.1016/j.ijnonlinme.2011.05.012
[74] Sherali,H.D.(2002)。使用重整-线性化/凸化技术(RLT)的非凸优化问题的紧松弛,全局优化手册,第2卷:启发式方法,P.M.Pardalos和H.E.Romeijn,Eds.,Kluwer学术出版社,1-63·兹比尔1111.90353
[75] Sherali,H.D.和Tuncbilek,C.H.(1992年)。使用重整线性化技术求解多项式规划问题的全局优化算法,J.Global Optim。,第2卷,第1期,第101-112页·Zbl 0787.90088号 ·doi:10.1007/BF00121304
[76] Sherali,H.D.和Tuncbilek,C.H.(1995)。一种求解非凸二次规划问题的重整-凸化方法。《全球优化杂志》,7:1-31·Zbl 0844.90064号 ·doi:10.1007/BF01100203
[77] Strang,G.(1986年)。《应用数学导论》,韦尔斯利-剑桥出版社·Zbl 0618.00015号
[78] Strugariu,R.、Voisei,M.D.和Zalinescu,C.:《二元、三元和离散与连续动力系统的反例》,A,2011,31(4):1453-1468·Zbl 1238.49051号 ·doi:10.3934/dcds.2011.31.1453
[79] 范丁涛,Le Thi Hoai An(2014)。DC编程和DCA的最新进展。计算集体智能汇刊,13:1-37·Zbl 1322.90072号
[80] Truesdell,C.和Noll,W.(1965年)。非线性场论力学,Springer-Verlag,591页·Zbl 0779.73004号
[81] Toland,J.F.(1979年)。非凸优化和变分计算的对偶原理。架构(architecture)。定额。机械。分析。,71: 41-61. ·Zbl 0411.49012号 ·doi:10.1007/BF00250669
[82] Tuy,H.(1995年)。D.C.优化:理论、方法和算法。摘自:Horst,R.,Pardalos,P.M.(编辑)《全局优化手册》,第149-216页。多德雷赫特Kluwer学术出版社·Zbl 0832.90111号 ·doi:10.1007/978-1-4615-225-24
[83] M.D.Voisei和C.Z'linescu(2011年)。关于Gao Strang的互补间隙函数的一些评论,适用分析,第90卷,第6期,1111-1121·Zbl 1225.49049号 ·doi:10.1080/00036811.2010.483427
[84] Wang,Z.B.,Fang,S.C.,Gao,D.Y.和Xing,W.X.(2008)。多整数二次规划的全局极值条件。工业与管理优化杂志,4(2):213·Zbl 1161.90457号 ·doi:10.3934/jimo.2008.2013年4月13日
[85] Wang,Z.B.,Fang,S.C.,Gao,D.Y.和Xing,W.X.(2012)。求解最大割问题的规范对偶方法,J.Glob。最佳。,54, 341-351. ·Zbl 1259.90154号 ·doi:10.1007/s10898-012-9881-8
[86] X·周·Zbl 1345.90072号 ·doi:10.1007/s11590-014-0784-0
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。