最小化问题:瑞利商的总和

计算科学 优化
2021-12-16 04:24:58

我想找到x最小化以下等式:

xHAxxHBx+xHCxxHDx其中 A、B、C、D 是正定的。x不是一个非常大的向量(<1000 个元素的大小。)

当 A 或 C=0 时,问题很容易作为广义特征值问题解决,但我不确定一般情况下的最佳方法是什么。

谢谢!

2个回答

Geoffrey 已经发布了适合您特定问题的解决方案。作为一般建议,这是另一种方法。让我定义以下函数:

Jα(x)=αxHAxxHBx+(1α)xHCxxHDx.
然后我们可以定义xα作为最大化者Jα
xα=maxxJα(x).
您在原始公式中寻找的 x现在,很容易通过找到单个广义特征问题的最大特征值的特征向量来计算。因此,可以使用两种方法:xx1/2x0x1

  • 使用路径跟踪方法,从 x^\ast_0 开始,作为每个起点的非线性优化问题求解来找到问题。如果您适当地选择,这不应该超过 1 或 2 个牛顿步。您只需遵循的路径。x0xα+δαxαδαα=1/2

  • 如果矩阵以某种方式相关,则可能是各自特征问题的最大特征向量差别不大。在这种情况下,从开始非线性迭代可能会产生一个牛顿迭代,该迭代相当快地收敛到A,CB,Dx0,x112(x0+x1)x1/2