KKT条件

KKT条件(Karush--Kuhn--Tucker conditions),约束优化问题的一阶必要条件。

问题

考虑一般约束优化问题
min ⁡ f ( x ) , s.t. c i ( x ) = 0 , i ∈ E , c i ( x ) ⩾ 0 , i ∈ I , \begin{aligned} \min & f(x), \\ \text { s.t. } & c_{i}(x)=0, i \in \mathcal{E}, \\ & c_{i}(x) \geqslant 0, i \in \mathcal{I}, \end{aligned} min s.t. f(x),ci(x)=0,i∈E,ci(x)⩾0,i∈I,

其中, x ∈ R n x \in \mathbb{R}^{n} x∈Rn, f ( x ) ∈ R f(x) \in \mathbb{R} f(x)∈R 为目标函数, c i ( x ) = 0 ( i ∈ E ) 和 c i ( x ) ⩾ 0 ( i ∈ I ) c_{i}(x)=0(i \in \mathcal{E})和 c_{i}(x) \geqslant 0(i \in \mathcal{I}) ci(x)=0(i∈E)和ci(x)⩾0(i∈I)分别为等式约束与不等式约束, E = { 1 , ⋯   , m e } 和 I = { m e + 1 , ⋯   , m } \mathcal{E}=\left\{1, \cdots, m_{e}\right\} 和 \mathcal{I}=\left\{m_{e}+1, \cdots, m\right\} E={1,⋯,me}和I={me+1,⋯,m}分别为等式约束集合和不等式约束集合。

表达式

若 x ∗ x^* x∗为局部最优解,则存在 Lagrange 乘子 λ ∗ ∈ R m \lambda^{*} \in \mathbb{R}^{m} λ∗∈Rm, 使得 x ∗ , λ ∗ x^{*}, \lambda^{*} x∗,λ∗ 满足如下条件:
∇ x L ( x ∗ , λ ∗ ) = 0 ⟹ g ( x ∗ ) = ∑ i = 1 m λ i ∗ a i ( x ∗ ) 梯度条件 c i ( x ∗ ) = 0 , i ∈ E , 原始可行 c i ( x ∗ ) ⩾ 0 , i ∈ I , 原始可行 λ i ∗ ⩾ 0 , i ∈ I , 对偶可行 λ i ∗ c i ( x ∗ ) = 0 , i ∈ E ∪ I , 互补条件 \begin{aligned} & \nabla_{x} L\left(x^{*}, \lambda^{*}\right)=0 \Longrightarrow g\left(x^{*}\right)=\sum_{i=1}^{m} \lambda_{i}^{*} a_{i}\left(x^{*}\right) &\text { 梯度条件} \\ & c_{i}\left(x^{*}\right)=0, i \in \mathcal{E},&\text { 原始可行 } \\ & c_{i}\left(x^{*}\right) \geqslant 0, i \in \mathcal{I},&\text { 原始可行 } \\ & \lambda_{i}^{*} \geqslant 0, \quad i \in \mathcal{I}, &\text { 对偶可行 } \\ & \lambda_{i}^{*} c_{i}\left(x^{*}\right)=0, \quad i \in \mathcal{E} \cup \mathcal{I}, \quad &\text { 互补条件 } \\ \end{aligned} ∇xL(x∗,λ∗)=0⟹g(x∗)=i=1∑mλi∗ai(x∗)ci(x∗)=0,i∈E,ci(x∗)⩾0,i∈I,λi∗⩾0,i∈I,λi∗ci(x∗)=0,i∈E∪I, 梯度条件 原始可行 原始可行 对偶可行 互补条件

其中, L L L是Lagrange函数满足
L ( x , λ ) = f ( x ) − ∑ i = 1 m λ i c i ( x ) L(x, \lambda)=f(x)-\sum_{i=1}^{m} \lambda_{i} c_{i}(x) L(x,λ)=f(x)−i=1∑mλici(x)

相关推荐
AI服务老曹1 分钟前
源码级解耦与低代码集成:企业级 AI 视频中台的二次开发架构实践
人工智能·低代码·架构
Ujimatsu6 分钟前
数据分析相关面试题-A/B 测试 & 统计学部分
算法·机器学习·数据分析
Agent产品评测局6 分钟前
物流供应链自动化解决方案选型,全链路提效指南:从硬件集成到AI Agent的演进路径
运维·人工智能·ai·chatgpt·自动化
FPGA-ADDA7 分钟前
第五篇(下):智能无线电与6G候选技术——从机器学习到通感一体化
人工智能·机器学习·信号处理·fpga·通信系统
程序媛徐师姐9 分钟前
Python基于机器学习的就业岗位推荐系统【附源码、文档说明】
python·机器学习·python机器学习·就业岗位推荐系统·python就业岗位推荐系统·python机器学习就业推荐·就业岗位推荐
Omics Pro10 分钟前
空间组学下一代机器学习与深度学习
大数据·人工智能·深度学习·算法·机器学习·语言模型·自然语言处理
七七powerful11 分钟前
运维养龙虾--Nacos 3.0 + MCP Router:打造 AI 原生应用的服务治理新范式
人工智能·nacos·nacos mcp
新缸中之脑13 分钟前
用Stitch和AI Studio改造应用UI
人工智能·ui
花千树-01014 分钟前
5分钟用 Java 构建你的第一个 AI 应用
java·人工智能·spring boot·langchain·aigc·ai编程
学术头条15 分钟前
清华、智谱团队提出Vision2Web:基于Agent验证评估视觉网站开发
人工智能·科技·ai