為什麼我們要考慮線性規劃的對偶問題?

時間 2021-05-12 15:37:00

1樓:fredorfled

知乎上回答問題的水平真的堪憂,人家問的是提出對偶問題的數學直覺,這是乙個比什麼是對偶問題大得多和深刻得多的問題。回答全是對偶問題是什麼也是醉了。

2樓:蘇劍林

從Wasserstein距離、對偶理論到WGAN - 科學空間|Scientific Spaces

也許這部分內容會有一定的參考價值

3樓:Sixiang

對偶理論非常(X3)有用,這不是簡單幾句話能概括清楚的。學懂了對偶理論,相當於給你開啟了優化領域中一扇大門,帶你走向一片更廣闊的空間... 在優化領域的研究中,很多經典演算法,或者是學術上的重大突破都離不開對偶理論。

演算法上,比如說, Benders decomposition 演算法通過把原問題轉化為對偶問題並返回主問題(master problem)的約束,通過不斷迭代減小主問題可行域的方式來逼近最優解;Lagrangian decomposition 演算法通過對偶理論確定原問題的上下界,再通過迭代的方式縮小上下界逼近最優值。

問題上,目前優化領域特別火的魯棒優化(robust optimization),就大量地應用了對偶理論,把複雜的問題(semi-infinite programming)轉化為凸規劃問題。

建議:在學習對偶問題的時候,建議學習用拉格朗日乘數的方法將原問題轉化為對偶問題,這個技能非常有用,學懂後終生不忘,比直接背結論有用多了。

4樓:starrynight

說乙個比較現實的問題吧。

如果你想用Matlab求解線性規劃問題,Matlab的求解必須是Min的目標函式。

如果你想要求解的問題是Max的,你就必須要轉換為其對偶問題然後用Matlab求解。

5樓:陳知意

作為乙個剛剛開始接觸運籌學這個領域的小白來談談我的感受:以linear optimization problem為例

我覺得Duality Theory就是能幫助你構造乙個primal problem的等價形式。比如大規模問題,dual problem就是將primal problem的難度從未知數個數轉化到約束數。當然,樓上所提到的尋找primal problem的乙個feasible solution也是乙個用途。

從線性規劃問題上來說,這種轉化形式能讓我們對同乙個問題有不同的實際意義的理解,也能多給出一種表示形式以便進一步推導吧。

6樓:KyleYoung

在研究單純形演算法的時候自然要涉及到對偶問題,通過線性規劃問題的強對偶性來說明單純形演算法的正確性.

還有,一些可以表述為線性規劃的實際問題之間也有著對偶關係,比如網路流中的最大流與最小割,二分圖最大權匹配以及最小頂標和.

個人認為如果轉化為對偶問題只是有可能簡化問題的求解的話,它在理論上就沒有那麼大的研究價值了.

7樓:留德華叫獸

大家的回答不錯,解原問題比對偶問題複雜的時候,就可以解對偶問題,因為他們的解是等價的。

我再提供乙個解對偶問題的直觀應用吧。

比如解大規模線性或者整數規劃的時候,時常要用到列生成或者Benders decomposition方法,這時候把原文題分解成乙個個的小問題,還有乙個sub問題,往往這個做迭代的sub問題,便是原問題的子問題的乙個對偶問題,才能保證decomposition以後的迭代得到的解,和原問題是等價的。

具體可以看我在下面的回答

如何理解benders decomposition在混合整數規劃中的應用?

[運籌帷幄]大資料和人工智慧時代下的運籌學 - 知乎專欄

8樓:

理由多得很,但只舉乙個非常有意義的。

當原線性規劃有指數多個variables和有多項式個constrains的時候,一般是無法在多項式時間內解決這個線性規劃的(哪怕不是整數線性規劃,只是一般線性規劃)。但是,通過將原線性規劃化為其對偶線性規劃。其對偶線性規劃就會擁有多項式個variables,卻有指數多個constrains。

這個時候!如果存在著separation oracle,那麼我們就可以通過ellipsoid algorithm在多項式時間內解決對偶線性規劃,同時根據duality,就得到了原線性規劃的optimal解。

9樓:Valerie Deng

線性規劃裡,每個原始線性規劃問題都有相應的另乙個線性規劃問題——對偶問題,而對偶的對偶又是原始問題自己。

對偶問題的解是和原始問題的解相對應,解出了乙個問題答案的話,就知道了另乙個問題的答案。而很多時候,對偶問題的計算可能更加方便(比如約束較少,或者數字簡單等情況),這樣我們只要求解對偶問題就可以了。

也可以利用對偶問題的解來核對原始問題的答案,很好用的~

10樓:

Insight:乙個閉凸集合可以表示為所有包含它的閉半空間的交集

對偶的手段可以奇妙的 「exploit the convexity」

11樓:老樓

線性規劃中,如果原始問題約束條件多,決策變數少,轉換為對偶問題約束變少了,更好求解。

在凸規劃中,直接求原問題可能會更困難。

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