凸函数一定有极小值吗?
2021-09-25

不一定,比如1/x在(0,1)上

. 紧集上的连续严格凸函数是有唯一极值点的。可以用反证法证明,假如x1, x2都是极值点,那么因为严格凸

与x

1,x2是极值点矛盾。证毕。

2. 开集上的严格凸函数不一定有极值点。比如

通过求二阶导可以验证其在(-∞,0]是凸的,但是不存在极值。3. 有界集上的连续可微函数是一定能通过梯度下降法找到极值点的,因为有如下定理(见, Page 38):"设pk是下降方向(不一定是梯度),ak是步长并满足Wolfe条件,设目标函数f在Rn上有界,且在开集N上连续可微,N是包含{x: f(x)\u0026lt;=f(x0), x0是初始点}的集合,假设▽f在N上Lipschitz连续,那么有"

其中θk是下降方向pk与-▽f的夹角。通过这条定理可以证明,梯度下降法和牛顿法,逆牛顿法都是收敛的。(1) 令pk = -▽f 可推出

,故梯度下降法收敛(2) 令

可推出

,故牛顿法收敛。(3) 令

,其中Bk是对称矩阵,可推出 【多元连续严格凸函数是否存在唯一极值点】

,故拟牛顿法收敛。4. 理论上步长ak应该是计算出来的,在梯度下降法实际应用中通常都是把步长选取一个较小的ak(取大了会震荡)

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