×

广义信赖域子问题:解的复杂性和凸壳结果。 (英语) Zbl 1489.90099号

摘要:我们考虑在非凸二次约束下最小化非凸二阶目标的广义信赖域子问题(GTRS)。这个问题的解决将GTRS重新定义为最小化受两个非凸二次约束的线性目标。我们的第一个主要贡献是结构性的:我们根据相关矩阵束的广义特征值给出了这个非凸集的凸壳的显式描述。这个结果可能对建立非凸二次规划的松弛有意义。此外,这个结果允许我们将GTRS重新定义为原始空间中两个凸二次函数的最小化。我们的下一组贡献是算法:我们提出了一种基于此重新计算的算法,用于求解最大累加误差的GTRS。我们仔细处理由不精确的广义特征值和特征向量计算引起的数值问题,并为这些算法建立明确的运行时间保证。值得注意的是,我们的算法运行良好线性的(输入的大小)时间此外,与最先进的算法相比,我们计算(epsilon)最优解的算法对(epsilen)的运行时间依赖性略有改善。我们的分析表明,解决GTRS的主要成本在于解决广义特征值问题——在这些问题之间建立自然联系。最后,通过对凸壳结果的推广,我们可以将我们的算法及其理论保证直接应用于GTRS的等式、区间和空心约束变量。这是文献中针对这些GTRS变量的第一个线性时间算法。

MSC公司:

90C20个 二次规划
90立方厘米22 半定规划
90C25型 凸面编程
90C26型 非凸规划,全局优化
2015财年65 矩阵特征值和特征向量的数值计算
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 阿达奇,S。;Nakatsukasa,Y.,基于特征值的单约束非凸QCQP算法与分析,数学。程序。,173, 1, 79-116 (2019) ·Zbl 1411.90246号 ·doi:10.1007/s10107-017-1206-8
[2] Ben-Tal,A。;den Hertog,D.,一些非凸二次优化问题的隐二次曲线二次表示,数学。程序。,143, 1, 1-29 (2014) ·Zbl 1295.90036号 ·doi:10.1007/s10107-013-0710-8
[3] Ben-Tal,A。;Teboulle,M.,一些非凸二次约束二次规划中的隐凸性,数学。程序。,72,1,51-63(1996)·兹比尔0851.90087 ·doi:10.1007/BF02592331
[4] Buchheim,C。;De Santis,M。;Palagi,L。;Piacentini,M.,利用椭球松弛实现非凸二次整数最小化的精确算法,SIAM J.Optim。,23, 3, 1867-1889 (2013) ·Zbl 1282.90104号 ·数字对象标识代码:10.1137/120878495
[5] Burer,S。;《如何凸化二阶锥与非凸二次型的交集》,数学。程序。,162, 1, 393-429 (2017) ·Zbl 1358.90095号 ·doi:10.1007/s10107-016-1045-z
[6] 连接器,AR;古尔德,NIM;Toint、PL、信赖域方法。MOS-SIAM优化系列(2000),费城:SIAM,费城·Zbl 0958.65071号
[7] 法拉希,S。;萨拉希,M。;Terlaky,T.,最小化受单一不定二次约束的不定二阶函数,《优化》,67,1,55-65(2018)·Zbl 1398.90116号 ·doi:10.1080/02331934.2017.1388378
[8] 冯,J-M;林,G-X;Sheu,R-L;Xia,Y.,单非齐次二次约束上二次规划的对偶性和解,J.Glob。最佳。,54, 2, 275-293 (2012) ·Zbl 1281.90032号 ·doi:10.1007/s10898-010-9625-6
[9] Fortin,C。;Wolkowicz,H.,信赖域子问题与半定规划,Optim。方法软件。,19, 1, 41-67 (2004) ·Zbl 1070.65041号 ·doi:10.1080/1055678041001647186
[10] 阿拉巴马州弗拉德科夫;弗吉尼亚州雅库波维奇,二次规划非凸问题中的S-过程和对偶关系,维斯特。LGU序列。马特·梅赫。Astron,6,1,101-109(1979)·兹比尔0423.49016
[11] 古尔德,NIM;Lucidi,S。;罗姆,M。;Toint,PL,使用Lanczos方法求解信任域子问题,SIAM J.Optim。,9, 2, 504-525 (1999) ·Zbl 1047.90510号 ·doi:10.1137/S1052623497322735
[12] Guo,C-H;新泽西州海姆;Tisseur,F.,《检测确定厄米特对的改进弧算法》,SIAM J.Matrix Ana。申请。,31, 3, 1131-1151 (2009) ·Zbl 1202.65054号 ·doi:10.1137/08074218X
[13] 哈赞,E。;Koren,T.,信赖域问题的线性时间算法,数学。程序。,158, 1, 363-381 (2016) ·Zbl 1346.90654号 ·doi:10.1007/s10107-015-0933-y
[14] Ho-Nguyen,N。;Kílín-Karzan,F.,鲁棒凸优化的在线一阶框架,Oper。第66、6、1670-1692号决议(2018年)·Zbl 1456.90119号 ·doi:10.1287/opre.2018.1764
[15] Ho-Nguyen,N。;Kölín-Karzan,F.,求解信赖域子问题及其变体的二阶锥基方法,SIAM J.Optim。,27, 3, 1485-1512 (2017) ·Zbl 1370.90170号 ·doi:10.1137/16M1065197
[16] 江,R。;李,D.,矩阵的同时对角化及其在二次约束二次规划中的应用,SIAM J.Optim。,26, 3, 1649-1668 (2016) ·Zbl 1347.65107号 ·数字对象标识代码:10.1137/15M1023920
[17] 江,R。;Li,D.,广义信赖域子问题的新格式和有效算法,SIAM J.Optim。,29, 2, 1603-1633 (2019) ·Zbl 1421.90105号 ·doi:10.1137/18M1174313
[18] 江,R。;Li,D.,广义信赖域子问题的线性时间算法,SIAM J.Optim。,30, 1, 915-932 (2020) ·Zbl 1461.90086号 ·doi:10.1137/18M1215165
[19] 江,R。;李,D。;Baiyi,W.,通过两个对称矩阵的规范形式对广义信任域子问题的SOCP重新表述,Math。程序。,1692531-563(2018)·兹比尔139090416 ·doi:10.1007/s10107-017-1145-4
[20] 科林·卡赞,F。;二阶锥上的两项析取,数学。程序。,154, 1, 463-491 (2015) ·Zbl 1327.90137号 ·doi:10.1007/s10107-015-0903-4
[21] 库钦斯基,J。;Wozniakowski,H.,通过随机开始的幂算法和Lanczos算法估计最大特征值,SIAM J.矩阵分析。申请。,13, 4, 1094-1122 (1992) ·兹伯利0759.65016 ·数字对象标识代码:10.1137/0613066
[22] Locatelli,M.,具有一个或两个二次约束的二次问题的一些结果,Oper。Res.Lett.公司。,43, 2, 126-131 (2015) ·Zbl 1408.90224号 ·doi:10.1016/j.orl.2014.12.002
[23] Megiddo,N.,({mathbb{R}}^3)中线性规划的线性时间算法及相关问题,SIAM J.Compute。,12, 4, 759-776 (1983) ·Zbl 0521.68034号
[24] 莫达雷西,S。;维埃玛,JP,二次或二次曲线二次和二次不等式的凸壳,数学。程序。,164, 1-2, 383-409 (2017) ·Zbl 1393.90074号 ·doi:10.1007/s10107-016-1084-5
[25] Moré,JJ,信赖域问题的推广,Optim。方法软件。,2, 3-4, 189-209 (1993) ·doi:10.1080/10556789308805542
[26] 莫雷,JJ;Sorensen,DC,计算信赖域步骤,SIAM J.Sci。统计计算。,4, 3, 553-572 (1983) ·Zbl 0551.65042号 ·doi:10.1137/0904038
[27] Nesterov,Y.,凸优化讲座。Springer Optimization and Its Applications(2018),巴塞尔:Springer,巴塞尔·Zbl 1427.90003号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-91578-4
[28] Nocedal,J。;Wright,SJ,《数值优化》。Springer运筹学和金融工程系列(2006),纽约:Springer,纽约·Zbl 1104.65059号
[29] Pólik,I.等人。;Terlaky,T.,S引理综述,SIAM Rev.,49,371-418(2007)·兹比尔1128.90046 ·doi:10.1137/S003614450444614X
[30] Pong,TK公司;Wolkowicz,H.,广义信赖域子问题,计算。最佳方案。申请。,58, 2, 273-322 (2014) ·Zbl 1329.90100号 ·doi:10.1007/s10589-013-9635-7
[31] 伦德尔,F。;Wolkowicz,H.,信赖域子问题的半定框架及其在大规模最小化中的应用,数学。程序。,77, 2, 273-299 (1997) ·Zbl 0888.90137号
[32] 萨拉希,M。;Taati,A.,求解广义信赖域子问题的有效算法,Compute。申请。数学。,37, 1, 395-413 (2018) ·Zbl 1393.90098号 ·doi:10.1007/s40314-016-0349-1
[33] 斯特恩,RJ;Wolkowicz,H.,不确定信赖域子问题和非对称特征值扰动,SIAM J.Optim。,5, 2, 286-313 (1995) ·Zbl 0846.49017号 ·数字对象标识代码:10.1137/0805016
[34] Wang,A.L.,KíLñn-Karzan,F.:关于QCQPs的SDP松弛的紧密性。《技术报告》,ArXiV(2019)。arXiv:1911.09195
[35] Wang,J。;Xia,Y.,基于隐凸性的信赖域子问题的线性时间算法,Optim。莱特。,11, 8, 1639-1646 (2017) ·Zbl 1410.90145号 ·doi:10.1007/s11590-016-1070-0
[36] 杨,B。;Anstreicher,K。;Burer,S.,带空洞的二次型程序,数学。程序。,170, 2, 541-553 (2018) ·Zbl 1401.90147号 ·doi:10.1007/s10107-017-1157-0
[37] 两个二次约束的凸壳是一个LMI集,IMA J.Math。控制信息,26,4,417-450(2009)·Zbl 1187.90227号 ·doi:10.1093/imamci/dnp023
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且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。