陈宝林《最优化理论与算法》超详细学习笔记 (五)————最优性条件 之 KKT条件
    
    
    
    Lagrange对偶问题
   
    
    
    原问题
   
    对于一个最优化问题:
    
    
     
      
       
        min  f 0 ( x ) s.t. f i ( x ) ≤ 0 , i = 1 , ⋯   , m h i ( x ) = 0 , i = 1 , ⋯   , p \begin{array}{ll}\min & f_{0}(x) \\ \text {s.t.} & f_{i}(x) \leq 0, \quad i=1, \cdots, m \\ & h_{i}(x)=0, \quad i=1, \cdots, p\end{array}
       
       
        
         
         
         
          
           
           
           
            
             
              
               
                
                
                
                 
                  min
                 
                
               
               
                
                
                
                 
                  
                   s.t.
                  
                 
                
               
               
                
                
                
                
               
              
              
               
              
             
             
              
               
               
              
             
            
           
           
           
           
           
           
            
             
              
               
                
                
                
                 
                  
                   f
                  
                  
                   
                    
                     
                      
                       
                       
                       
                        
                         
                          0
                         
                        
                       
                      
                     
                     
                      
                     
                    
                    
                     
                      
                      
                     
                    
                   
                  
                 
                 
                  (
                 
                 
                  x
                 
                 
                  )
                 
                
               
               
                
                
                
                 
                  
                   f
                  
                  
                   
                    
                     
                      
                       
                       
                       
                        
                         
                          i
                         
                        
                       
                      
                     
                     
                      
                     
                    
                    
                     
                      
                      
                     
                    
                   
                  
                 
                 
                  (
                 
                 
                  x
                 
                 
                  )
                 
                 
                 
                 
                  ≤
                 
                 
                 
                 
                  0
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                  i
                 
                 
                 
                 
                  =
                 
                 
                 
                 
                  1
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                  ⋯
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                  m
                 
                
               
               
                
                
                
                 
                  
                   h
                  
                  
                   
                    
                     
                      
                       
                       
                       
                        
                         
                          i
                         
                        
                       
                      
                     
                     
                      
                     
                    
                    
                     
                      
                      
                     
                    
                   
                  
                 
                 
                  (
                 
                 
                  x
                 
                 
                  )
                 
                 
                 
                 
                  =
                 
                 
                 
                 
                  0
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                  i
                 
                 
                 
                 
                  =
                 
                 
                 
                 
                  1
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                  ⋯
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                  ,
                 
                 
                 
                 
                  p
                 
                
               
              
              
               
              
             
             
              
               
               
              
             
            
           
           
           
          
         
        
       
      
     
    
    
    
     
      
       f 0 ( x ) f_{0}(x)
      
      
       
        
        
        
         
          f
         
         
          
           
            
             
              
              
              
               
                
                 0
                
               
              
             
            
            
             
            
           
           
            
             
             
            
           
          
         
        
        
         (
        
        
         x
        
        
         )
        
       
      
     
    
    为目标函数,
    
     
      
       f i ( x ) ≤ 0 f_{i}(x)\leq0
      
      
       
        
        
        
         
          f
         
         
          
           
            
             
              
              
              
               
                
                 i
                
               
              
             
            
            
             
            
           
           
            
             
             
            
           
          
         
        
        
         (
        
        
         x
        
        
         )
        
        
        
        
         ≤
        
        
        
       
       
        
        
        
         0
        
       
      
     
    
    为不等式约束,
    
     
      
       h i ( x ) = 0 h_{i}(x)=0
      
      
       
        
        
        
         
          h
         
         
          
           
            
             
              
              
              
               
                
                 i
                
               
              
             
            
            
             
            
           
           
            
             
             
            
           
          
         
        
        
         (
        
        
         x
        
        
         )
        
        
        
        
         =
        
        
        
       
       
        
        
        
         0
        
       
      
     
    
    为等式约束.
   
    
    
    Lagrange函数
   
    通过引入不等式约束和等式约束的lagranage乘子
    
     
      
       λ i \lambda_i
      
      
       
        
        
        
         
          λ
         
         
          
           
            
             
              
              
              
               
                i
               
              
             
            
            
             
            
           
           
            
             
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
    与
    
     
      
       v i v_i
      
      
       
        
        
        
         
          v
         
         
          
           
            
             
              
              
              
               
                i
               
              
             
            
            
             
            
           
           
            
             
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
    ,得到原问题的Lagrange函数为:
    
    
     
      
       
        L ( x , λ , v ) = f 0 ( x ) + ∑ i = 1 m λ i f i ( x ) + ∑ i = 1 p v i h i ( x ) L(x, \lambda, v)=f_{0}(x)+\sum_{i=1}^{m} \lambda_{i} f_{i}(x)+\sum_{i=1}^{p} v_{i} h_{i}(x)
       
       
        
         
         
         
          L
         
         
          (
         
         
          x
         
        
       
      
     
    
   
 
