数学 > 优化与控制
[提交于 2025年8月26日
(v1)
,最后修订 2025年8月27日 (此版本, v2)]
标题: 约束优化的几何:通过参数化约束梯度流:A-稳定隐式格式,从平稳性得到KKT,以及尊重几何的算法
标题: The Geometry of Constrained Optimization: Constrained Gradient Flows via Reparameterization: A-Stable Implicit Schemes, KKT from Stationarity, and Geometry-Respecting Algorithms
摘要: 梯度流(GF)观点统一并阐明了优化算法,但大多数GF分析集中在无约束设置上。 我们通过(i)用雅可比矩阵在边界(正则/盒子)上消失或在单纯形上具有秩$n-1$的映射重新参数化可行集(Fisher-Shahshahani 算子),(ii)推导出在参数空间中诱导可行原始动力学的流,(iii)使用A稳定的隐式方案进行离散化(向量域上的后向欧拉;Stiefel上的可行Cayley),由稳健的内部循环求解(修改的高斯-牛顿或KL近似/负熵牛顿-KKT求解器),以及(iv)证明动态的平稳性意味着KKT,互补松弛性来源于一个简单的运动学机制(由雅可比矩阵消失或单纯形上的Fisher-Shahshahani算子引起的零法向速度)。 我们还处理了Stiefel流形,其中黎曼平稳性与KKT一致。 该理论为每种约束类提供了高效且尊重几何的算法,具有单调下降且没有步长限制。 我们简要讨论了A稳定性,并展示了数值测试(NNLS、单纯形和盒子约束的最小二乘问题以及Stiefel)表明隐式方案的稳定性、准确性和运行效率。
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