求解二次方程组和线性方程组的算法

计算科学 非线性方程 二次规划
2021-11-28 21:23:04

xRN. 从光谱切比雪夫搭配方法,我有一个二次和线性方程组。表示它们,

xTQix+LiTx=0
Ax=0
此外,我知道解决方案将满足
Bx0
为了QiRN×N,LiRN,ARM×N,BRS×N, 和i=1,P. 为了了解尺寸,我有NMSP400. 矩阵AB会有大约N/2非零和每个Qi将有周围N/4非零。

问题:我可以用非线性求解器解决这个问题,但是是否有任何其他方法(以及随附的软件实现)可以解决这个问题并利用一切都是线性或二次的事实?我没有理由相信 Qi导致任何特定的结构(例如,不一定是半正定等)。也就是说,我愿意不顾一切并接受本地解决方案(特别是如果有合适的软件我可以解决问题)。

对我对这些类型的问题的普遍无知表示歉意。我看过 QCQP 方法,但它们似乎专注于不等式约束。我也不确定我是否可以天真地将二次约束作为目标来最小化,因为它们的结构/凸性未知。

1个回答

二次约束二次规划 (QCQP) 侧重于凸不等式,因为它们保留了问题的凸性。二次等式没有,所以这个问题要困难得多。

任何多项式方程都可以重写为二次方程组。(例如:x3=1相当于{xy=1,x2y=0}.) 所以求解一组二次方程并不比求解一组多项式方程更容易。

多项式方程系统的维基百科页面解释了如何求解这些系统的基础知识。Maple 和 Wolfram 等商业软件包可以做到这一点,而且免费的开源软件包 Sage显然也可以。

与非线性求解器相比,这些软件包的优势在于,如果存在解决方案,您将得到保证。缺点是搜索树的未知数呈指数增长,所以N400除非不等式允许非常有效的修剪,否则可能是不可能的。