모두를 위한 컨벡스 최적화 (Convex Optimization For All) 00 Preface 00-01 Author 00-02 Revision 00-03 Table of contents 01 Introduction 01-01 Optimization problems? 01-02 Convex optimization problem 01-03 Goals and Topics 01-04 Brief history of convex optimization 02 Convex Sets 02-01 Affine and convex sets 02-01-01 Line, line segment, ray 02-01-02 Affine set 02-01-03 Convex set 02-01-04 Cone 02-02 Some important examples 02-02-01 Convex set examples 02-02-02 Convex Cone examples 02-03 Operations that preserve convexity 02-04 Generalized inequalities 02-05 Separating and supporting hyperplanes 02-06 Dual cones and generalized inequalities 02-06-01 Dual cones 02-06-02 Dual generalized inequalities 03 Convex functions 03-01 Basic properties and examples 03-01-01 Definition 03-01-02 Examples of convex functions 03-01-03 Key properties of convex functions 03-02 Operations that preserve convexity 03-03 The conjugate function 03-04 Quasiconvex functions 03-04-01 Definition and examples 03-04-02 Basic properties 03-04-03 Differentiable quasiconvex functions 03-04-04 Operations that preserve quasiconvexity 03-05 Log-concave and log-convex functions 03-06 Convexity with respect to generalized inequalities 04 Convex optimization basics 04-01 Basic terminology 04-02 Convex solution sets 04-03 First order optimality condition 04-04 Partial optimization 04-05 Transformations and change of variables 04-06 Eliminating equality constraints 04-07 Slack variables 04-08 Relaxation 05 Canonical Problems 05-01 Linear Programming (LP) 05-02 Quadratic Programming (QP) 05-03 Quadratically Constrained Quadratic Programming (QCQP) 05-04 Second-Order Cone Programming (SOCP) 05-05 Semidefinite Programming (SDP) 05-06 Conic Programming (CP) 06 Gradient Descent 06-01 Gradient Descent 06-02 How to choose step sizes 06-02-01 Fixed step size 06-02-02 Backtracking line search 06-02-03 Exact line search 06-03 Convergence analysis 06-03-01 Convergence analysis & Proof 06-03-02 Convex function quardratic upper bound 06-03-03 Convergence analysis for backtracking 06-03-04 Convergence analysis under strong convexity 06-03-05 A look at the conditions & Practicalities 06-03-06 Can we do better? 06-04 Gradient boosting 06-05 Stochastic gradient descent 07 Subgradient 07-01 Subgradient 07-02 Subdifferentials 07-02-01 Connection to a Convexity Geometry 07-02-02 Subgradient Calculus 07-03 Subgradient Optimality Condition 07-03-01 Subgradient Optimality Condition 07-03-02 Derivation of First-Order Optimality Condition 07-03-03 Example: Lasso Optimality Condition 07-03-04 Example: Soft-Thresholding 07-03-05 Example: Distance to a Convex Set 08 Subgradient Method 08-01 Subgradient Method 08-01-01 Step size choices 08-01-02 Basic Inequality 08-01-03 Convergence analysis 08-01-04 Convergence rate 08-01-05 Example: Regularized Logistic Regression 08-01-06 Polyak step sizes 08-01-07 Example: Intersection of sets 08-01-08 Projected Subgradient Method 08-02 Stochastic Subgradient Method 08-02-01 Stochastic Subgradient Method 08-02-02 Convergence of Stochastic Methods 08-02-03 Convergence Rate of Stochastic Method 08-02-04 Batch vs Stochastic Methods 08-03 Improving on the Subgradient Method 09 Proximal Gradient Descent and Acceleration 09-01 Proximal gradient descent 09-02 Convergence analysis 09-03 Example: matrix completion 09-04 Special cases 09-05 Acceleration 09-05-01 Accelerated proximal gradient method 09-05-02 Convergence analysis 09-05-03 Example : FISTA 09-05-04 Is acceleration always useful? 10 Duality in Linear Programs 10-01 Lower Bounds in Linear Programs 10-02 Duality in general LPs 10-03 Max flow and min cut 10-04 Another Perspective on LP duality 10-05 Matrix Games 11 Duality in General Programs 11-1 Lagrangian 11-2 Lagrange dual function 11-3 Lagrange dual problem 11-4 Strong duality 11-5 Duality gap 12 KKT conditions 12-01 Karush-Kuhn-Tucker conditions 12-02 Example: quadratic with equality constraints 12-03 Example: water-filling 12-04 Example: support vector machines 12-05 Constrained and Lagrange forms 12-06 Uniqueness in L1 penalized problems 13 Duality uses and correspondences 13-01 Uses of duality 13-02 Solving the primal via the dual 13-03 Dual norms 13-04 Conjugate function 13-04-01 Example: lasso dual 13-04-02 Conjugates and dual problems 13-04-03 Shifting linear transformations 13-05 Dual cones 13-06 Dual subtleties & Double dual 14 Newton's Method 14-01 Newton's method 14-01-01 Newton's method interpretation 14-02 Interpretation & Properties 14-02-01 Root finding 14-02-02 Affine invariance of Newton's method 14-02-03 Local convergence analyisis 14-03 Newton decrement 14-04 Backtracking line search 14-05 Convergence analysis 14-06 Self concordance 14-06-01 Definition of self-concordant functions 14-06-02 Convergence analysis for self-concordant functions 14-07 Comparison to first-order method 14-08 Special cases 14-09 Quasi-Newton methods 15 Barrier Method 15-01 Barrier method and log barrier function 15-01-01 Inequality constrained minimization problems 15-01-02 Log barrier function & barrier method 15-01-03 Log barrier calculus 15-02 Central path 15-03 Properties and interpretation 15-03-01 Perturbed KKT conditions 15-03-02 Suboptimality gap 15-04 Barrier method v.0 and v.1 15-05 Convergence analysis 15-06 Barrier method v.2 15-07 Feasibility methods 15-08 Formal barrier method 16 Duality Revisited 16-01 Lagrangian duality revisited 16-02 Optimality conditions 16-03 Fenchel duality 17 Primal-Dual Interior-Point Methods 17-01 Barrier method & duality & optimality revisited 17-02 Primal-dual interior-point method 17-02-01 Central path equations and Newton step 17-02-02 Surrogate duality gap, residuals 17-02-03 Primal-Dual Algorithm 17-03 Some history 17-04 Special case: linear programming 17-05 Optimality conditions for semidefinite programming 18 Quasi-Newton methods 18-01 Secant Equation and Curvature Condition 18-02 Symmetric Rank-One Update (SR1) 18-03 Davidon-Fletcher-Powell (DFP) Update 18-04 Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS) update 18-05 The Broyden Class 18-06 Superlinear convergence 18-07 Limited Memory BFGS (LBFGS) 19 Proximal Newton Method 19-01 Proximal Newton method 19-01-01 Reminder: proximal gradient descent 19-01-02 Proximal Newton method 19-01-03 Scaled proximal map 19-02 Backtracking line search 19-03 When would we use proximal Newton? 19-04 Convergence analysis 19-05 Notable examples 19-06 Proximal quasi-Newton methods 19-07 Projected Newton method 20 Dual Methods 20-01 Dual (sub)gradient methods 20-01-01 Convergence Analysis 20-02 Dual Decomposition 20-02-01 Dual Decomposition with Equality Constraint 20-02-02 Dual Decomposition with Inequality Constraint 20-03 Augmented Lagrangians 20-04 A peak at ADMM 20-04-01 ADMM 20-04-02 Converegence Guarantee 20-04-03 ADMM in Scaled Form 20-04-04 Example: Alternating Projection 20-05 References 21 Alternating Direction Method of Multipliers 21-01 Last time : Dual method, Augmented Lagrangian method, ADMM, ADMM in scaled form 21-02 Connection to proximal operators 21-03 Example : Lasso regression and group lasso Regression 21-04 Example : Sparse subspace estimation and sparse plus low rank decomposition 21-05 Consensus ADMM 21-06 Faster convergence with subprogram parametrization : example of the 2d fused lasso problem 22 Conditional Gradient (Frank-Wolfe) Method 22-01 Last time: ADMM 22-02 Conditional gradient method 22-03 Convergence analysis 22-04 Properties and variants 23 Coordinate Descent 23-01 Coordinate Descent 23-02 Example: linear regression 23-03 Example: lasso regression 23-04 Example: Pathwise coordinate descent for lasso 24 Mixed Integer Programming (part I) 24-01 Definition 24-02 Examples of integer programs 24-03 Solving integer programs 24-04 Relaxations 24-05 Branch and bound algorithm (B&B) 25 Mixed Integer Programming (part II) 25-01 Cutting Planes 25-01-01 Convexification 25-01-02 Cutting plane algorithm 25-01-03 Gomory cuts (1958) 25-01-04 Branch and cut algorithm 25-02 Two extended examples 25-02-01 Best subset selection 25-02-02 Least mean squares References
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    모두를 위한 컨벡스 최적화 (Convex Optimization For All)

    지은이 : Jinwoo, Seong-Jin, 이규복, JuheeLee, KibumFred, Thinking Toy, sch, 황혜진, 노원종, Junghoon, 정태수 , 경민, 민주, Choung, 원탁, HoonCheol
    최종 편집일시 : 2024년 3월 26일 4:04 오후
    저작권 :
    244 명이 추천

    "모두를 위한 컨벡스 최적화"가 깃헙으로 이전되었습니다. WikiDocs의 내용은 더이상 유지보수 되지 않으니 참고 부탁드립니다.

    https://convex-optimization-for-all.github.io/

    최근 댓글 (20) 최근 수정글 (10) RSS
    00 Preface - 석진, 2022년 6월 21일 1:46 오후
    감사합니다
    04-02 Convex solution sets - JuheeLee, 2021년 1월 21일 2:08 오전
    @ThinkingToy님 수정하였습니다.감사합니다:)
    04-02 Convex solution sets - JuheeLee, 2021년 1월 21일 2:07 오전
    @KibumFred님 수정하였습니다.^^
    00 Preface - Usng, 2020년 12월 6일 7:48 오후
    잘보겠습니다
    08-01-02 Basic Inequality - JuheeLee, 2020년 11월 28일 8:55 오전
    면밀히 살펴주셔서 감사드립니다. 반영해서 수정했습니다.
    08-01-01 Step size choices - JuheeLee, 2020년 11월 28일 8:28 오전
    감사합니다. Harmonic 으로 수정했습니다.
    14-02-03 Local convergence analyisis - Junghoon, 2020년 10월 6일 12:50 오전
    민성님 안녕하세요, 알려주셔서 감사합니다. divergence case로 이미지 변경하였습니다.
    14-02-03 Local convergence analyisis - Min-sung, 2020년 10월 3일 1:58 오후
    Fig1에 수렴하는 그림을 예시로 들어놓고, divergence case 라고 적어놨네요.
    08-01-01 Step size choices - Min-sung, 2020년 9월 27일 9:33 오전
    오타가 있네요. harminic -> harmonic
    03-06 Convexity with respect to generalized inequalities - Min-sung, 2020년 8월 22일 2:23 오후
    K-nondecreasing를 다음과 같이 정의한다. <<< f:R→R >>> 이 <<< f:R^n -> R >>> 이 되어야 맞는것 같습니다.
    03-05 Log-concave and log-convex functions - Min-sung, 2020년 8월 21일 7:14 오후
    Addition and Integration 에서 <<< 4. convex의 log도 convex이다.>>> 부분이 이상합니다. General composition 에서 concave의 log는 concave를 보장하지만, convex의 log는 convex임이 보장되지 않는 것 같은데요.
    00 Preface - Jae Woong, 2020년 7월 3일 4:01 오후
    Markdown viewer로 보니 pdf도 그렇고 Markdown viewer에서도 그렇고 수식이 코드형태로 보이는데요 수식 형태로 변환하는 방법이 궁금합니다. 저 또한 pdf나 Hardcopy형태로 구매하고 싶은데 방법이 없는건가요.? 판매해 주시면 좋을 것 같은데요..
    02-02-01 Convex set examples - Seong-Jin, 2020년 3월 23일 1:02 오후
    Affine set인 subspaces, hyperplanes, lines 같은 것들은 linear equality로 표현이 가능하고, ray, line segment는 linear equality와 line inequality들의 교집합으로 표현이 가능하기 때문에 Polyhedra에 포함됩니다. Polyhedra 정의와 affine set의 정의를 비교해 보시면 도움이 될 것 같습니다^^
    02-02-01 Convex set examples - Minkyung, 2020년 3월 23일 10:04 오전
    안녕하세요! Polyhedra에 대한 질문이 있는데요, 두번째 문장에서 Affine sets, rays, line segments, halfspaces가 모두 polyhedron이라고 설명하신 후, 바로 다음 문장에서 Polyhedra는 convex set이라고 하는데, 앞문장에서 affine sets과 rays가 polyhedra에 포함된다는것이 잘 이해가 안됩니다ㅠ 어떤 의도로 작성하신건지 여쭤봐도 될까요?
    11-2 Lagrange dual function - Youngjun, 2020년 3월 18일 8:24 오후
    위 식이 c−u+A^Tv가 column space 상에 있을 때를 의미하는 건데 column space는 left null space와 orthogonal하기 때문에 positive semidefinite part의 맨 아래 c−u+A^Tv⊥null(Q) 가 c−u+A^Tv⊥null(Q^T) 가 되어야 하지 않나요..?
    00 Preface - 정민, 2020년 2월 11일 5:22 오후
    @Jinwoo 감사합니다!
    00 Preface - Jinwoo, 2020년 2월 11일 5:04 오후
    @정민 markdown 파일입니다. Markdown viewer를 이용하셔서 PDF로 바꾸시면 될 것 같습니다. https://drive.google.com/open?id=1XPv7ArQWuSAFdP9UdrqeeZgDKdRT0ksn
    00 Preface - 정민, 2020년 2월 11일 4:29 오후
    인쇄된 형태로 사용하고 싶은데 혹시 pdf나 제본을 구할 수 있는 방법은 없을까요
    03-02 Operations that preserve convexity - 원준, 2020년 2월 8일 5:17 오후
    이 페이지의 introduction에 오타가 있는듯합니다. --- 이 절에서는 convex function 의 convexity를 유지하는 연산에 대해 살펴본다. *Convex fnuction*의 Convexity를 유지하는 연산에는 다음과 같은 것들이 있다. --- Convex fnuction -> Convex function이 올바르지 않을까요?..
    11-1 Lagrangian - Jinwoo, 2020년 2월 5일 11:49 오전
    안녕하세요. 리뷰어이신 정태수 교수님의 답변을 대신 전달드리겠습니다. "라그랑지안 함수가 어떻게 구성되는지 설명을 드리면, 기존 제약식이 있는 수리계획법 문제는 제약식이 없는 문제로 변환하는 과정에서 정의되는 함수로 보면 됩니다. 기본적인 아이디어는 제약식을 만족하지 않는 경우에 대해 패널티를 부여하는 방식으로 제약식이 없는 문제로 …
    11-4 Strong duality - 2024년 3월 26일 4:04 오후
    "모두를 위한 컨벡스 최적화"가 깃헙으로 이전되었습니다. WikiDocs의 내용은 더이상 유지보수 되지 않으니 참고 부탁드립니다. 어떤 문제에…
    12-02 Example: quadratic with equality constraints - 2021년 6월 26일 11:01 오전
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    23-02 Example: linear regression - 2021년 6월 10일 12:42 오전
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    04-08 Relaxation - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-07 Slack variables - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-06 Eliminating equality constraints - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-05 Transformations and change of variables - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-04 Partial optimization - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-03 First order optimality condition - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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    04-02 Convex solution sets - 2021년 5월 20일 7:50 오후
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