具有规定行列式和迹的矩阵的凸目标函数

计算科学 优化 凸优化
2021-12-13 06:19:44

我有真正的对称正定矩阵M=(abbc)在哪里a,b,cR, a,c>0, |b|<2ac.

我想定义 CONVEX 目标函数M(最好是多项式),它对于迹的规定值和行列式具有最小值M, IEtr(M)=Ldet(M)=V.

这种函数的自然定义可能是

f(M)=f(a,b,c)=(tr(M)L1)2+(det(M)V1)2=(a+cL1)2+(acb2V1)2

问题是这个函数不是凸的。

有人知道如何将此函数定义为凸函数,还是可以证明这是不可能的?

感谢您的任何帮助。

1个回答

您只需要一个涉及行列式的凸函数。然后,您可以根据约束将其最小化trM=L这是一个线性约束,因此很容易处理。

也就是说,我相信不存在这样的功能,因此ϕ(M)在哪里最小detM=V一般来说,只有那里。举个例子,你想要的情况V=0并改变你的功能,以便ϕ(M)=0对于所有行列式为零的矩阵。然后,您正在寻找对所有退化矩阵为零且对所有其他矩阵为正的函数。现在考虑M1,M2以便detMi=0, IE,ϕ(Mi)=0. 凸性ϕ会暗示ϕ((M1+M2)/2)=0, 但即使detMi=0你通常没有det(M1+M2)/2=0-- 换句话说,矩阵集ϕ最小(行列式为零的矩阵集)本身不是凸的,因此目标函数只有在退化矩阵和凸包上都为零时才可能是凸的。但是,在某些行列式不为零的矩阵上,目标函数也将为零 - 这不是您可能想要的。