Convex Optimization and Euclidean Distance Geometry

Convex Optimization and Euclidean Distance Geometry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Meboo Publishing
作者:Dattorro
出品人:
页数:736
译者:
出版时间:2017-4-6
价格:USD 40.69
装帧:Paperback
isbn号码:9780578161402
丛书系列:
图书标签:
  • 最优化
  • Convex Optimization
  • Euclidean Distance Geometry
  • Optimization
  • Geometry
  • Mathematical Programming
  • Distance Geometry
  • Applied Mathematics
  • Algorithms
  • Theory
  • Computation
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具体描述

《凸优化与欧氏距离几何》 本书深入探讨了凸优化理论及其在欧氏距离几何中的应用,为读者提供了理解和解决复杂几何问题的强大工具。本书的写作旨在构建一个清晰、严谨且实用的框架,连接这两个数学领域的核心概念。 第一部分:凸优化理论基础 本部分首先奠定坚实的凸优化理论基础。我们将从基本概念入手,定义凸集、凸函数,并阐述它们的性质。严格的定义和直观的几何解释将帮助读者建立对这些基本构件的深刻理解。 凸集: 我们将详细介绍凸集的定义,并展示各种常见的凸集,如超平面、半空间、球体、椭球体、多面体以及它们的一些重要组合(如交集、和集)。对凸集性质的深入分析,特别是其在代数和拓扑上的特性,将为后续的优化问题奠定基础。 凸函数: 严谨定义凸函数,并通过 Jensen 不等式等关键性质进行刻画。我们将考察各种常见的凸函数,如线性函数、二次函数、指数函数、对数函数以及它们的一些组合。函数的可微性和次梯度概念也将被引入,为理解函数的最小值和最优点提供必要的工具。 凸优化问题: 接着,本书将正式引入凸优化问题的定义,即在凸集上最小化(或最大化)一个凸函数(或凹函数)。我们将讨论凸优化问题的关键特性,例如局部最小值即为全局最小值。 最优性条件: 对于可微的凸函数,我们将详细推导并解释 KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,这是判断一个点是否为约束优化问题最优解的充要条件。我们会结合具体例子,说明如何运用 KKT 条件来求解实际问题。 对偶性: 对偶理论是凸优化中的一个核心概念。我们将从拉格朗日函数出发,推导出对偶函数和对偶问题。我们会深入分析强对偶性和弱对偶性的条件,以及如何利用对偶解来获得原问题的界和信息。 常用算法: 本部分还将介绍几种经典的凸优化算法,包括但不限于: 梯度下降法及其变种: 介绍其基本原理,以及如何通过调整步长和收敛性分析来提高效率。 牛顿法: 阐述其利用二阶信息加速收敛的原理,并讨论其在实际应用中的优缺点。 内点法: 介绍其从内点趋近最优解的策略,并分析其在处理大规模问题时的优势。 投影梯度法: 重点介绍其在处理具有简单约束(如盒约束)问题时的有效性。 第二部分:欧氏距离几何基础 本部分将聚焦于欧氏距离几何的核心概念。我们将从最基础的距离和向量空间开始,逐步深入到更复杂的几何结构。 向量空间与度量: 介绍实向量空间的基本性质,以及欧氏范数和内积的定义。我们将强调距离的定义及其满足的性质(非负性、对称性、三角不等式)。 点集与距离矩阵: 定义点集,并引入由点集构成的距离矩阵的概念。距离矩阵的元素代表了点集中任意两点之间的欧氏距离。我们将分析距离矩阵的结构特性,例如对称性、对角线元素为零。 度量多维缩放 (MDS): MDS 是一种重要的降维技术,其目标是找到一组低维度的点,使得它们之间的距离与原始高维度数据点之间的距离尽可能一致。我们将详细介绍经典 MDS 和非度量 MDS 的算法原理,并解释其与距离矩阵之间的联系。 曲率与嵌入: 介绍度量空间中的曲率概念,以及如何衡量空间的“弯曲”程度。本书将重点关注欧氏空间,它是一个零曲率的平坦空间。我们将讨论将一个度量空间“嵌入”到欧氏空间中的问题,以及嵌入的度量与欧氏距离之间的关系。 多项式与几何表示: 探索多项式在描述和表示几何对象中的作用。我们将看到如何利用多项式方程来定义曲线、曲面等几何形状,并研究这些方程的性质。 第三部分:凸优化在欧氏距离几何中的应用 本部分是将第一部分和第二部分的知识进行融合,展示凸优化方法如何成为解决欧氏距离几何问题的强大工具。 距离几何问题的凸优化建模: 我们将展示如何将许多经典的距离几何问题转化为凸优化问题。这通常涉及构造合适的损失函数(例如,最小化预测距离与真实距离之间的误差平方和),并定义相应的凸约束集。 MDS 的凸优化求解: 经典 MDS 问题可以通过求解一个半定规划(SDP)问题来得到最优解。我们将详细推导 MDS 问题到 SDP 的转化过程,并说明如何利用 SDP 求解器来获得精确的低维嵌入。 图嵌入与定位问题: 将图的距离(例如,最短路径距离)嵌入到欧氏空间中的问题,例如传感器网络定位问题,往往可以转化为一个非凸的最小二乘问题。我们将会展示如何通过引入凸松弛或利用凸优化的技术来近似求解这些问题,从而获得合理的点位。 高维数据降维与可视化: 除了 MDS,我们还将探讨其他基于凸优化的降维技术,它们能够保留数据的局部或全局结构,并利用凸优化算法进行高效求解。这些方法有助于对高维数据进行可视化和分析。 距离几何的结构识别: 利用凸优化的强大能力,我们可以从一组距离信息中识别出潜在的几何结构,例如判断一组点是否位于低维子空间,或者识别出数据中的簇结构。 本书的特色: 严谨的数学推导: 本书在每个概念的引入都力求严谨,数学推导清晰,以便读者深入理解理论。 丰富的实例分析: 结合大量的实例,展示理论知识在实际问题中的应用,包括算法的运行过程和结果解读。 理论与实践并重: 在介绍理论知识的同时,也会讨论相关的计算方法和算法,为读者提供实践指导。 循序渐进的结构: 从基础概念到复杂应用,本书的结构设计力求循序渐进,适合具有一定数学基础的读者。 《凸优化与欧氏距离几何》旨在为读者提供一个全面而深刻的视角,理解这两个重要数学领域之间的内在联系,并掌握利用这些工具解决实际问题的能力。无论是数学研究者、计算机科学家,还是数据分析师,都将从中受益匪浅。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的价值不仅在于它系统的知识传授,更在于它对研究方法的启发。作者在书的后半部分,巧妙地将纯理论与最新的研究热点结合了起来,展示了如何将这些优化工具应用于如机器学习、信号处理等跨学科领域。他没有直接给出标准答案,而是提供了一系列思考框架和建模技巧,鼓励读者去尝试构建自己的模型。这种引导式的教学方法,成功地将我从一个知识的被动接受者,转变为一个主动的问题解决者。每一次阅读,我都能从中提炼出新的思路,去重新审视我正在进行的研究项目中的瓶颈。这本书真正培养了一种“数学建模思维”,而这种思维方式,是任何速成手册都无法替代的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨,处处体现出作者深厚的学术功底。它没有过多花哨的修饰,而是用最精准的数学语言来阐述复杂的优化问题。在处理一些关键定理的证明时,作者表现出了极高的清晰度和逻辑性。每一步推导都清晰可见,没有出现任何模糊不清的跳跃步骤,这对于我这种需要精确理解每一个细节的读者来说至关重要。我发现自己可以很轻松地跟上作者的思路,即使是在处理涉及到高维空间和非线性约束的复杂模型时也是如此。作者在引入新概念之前,总是会先建立起必要的背景知识,确保读者不会因为知识断层而掉队。这种如同庖丁解牛般细致入微的讲解方式,让我对书中所涉及的优化理论的每一个细微之处都了然于心,极大地增强了我解决实际工程问题的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计得非常精巧,从基础概念的铺陈到高级理论的深入探讨,每一步都经过了深思熟虑。作者在讲解数学原理时,总是能找到一个非常直观的切入点,这对于我这样对纯理论感到畏惧的读者来说,简直是福音。它不像某些教科书那样,上来就抛出一大堆复杂的公式和定义,而是循序渐进地引导你理解背后的逻辑。尤其是关于矩阵分解和特征值的部分,作者用了很多实际的几何例子来辅助说明,使得原本抽象的数学概念变得鲜活起来。我特别欣赏作者在章节结尾处设置的“思考题”,它们往往不是简单的计算题,而是能激发你对该领域更深层次思考的开放性问题。读完第一部分,我已经感觉自己的线性代数知识得到了极大的巩固,并且对如何将这些知识应用到实际问题中有了更清晰的认识。这种注重实际应用的讲解方式,极大地提升了我的学习兴趣和动力。

评分☆☆☆☆☆

坦白说,这本书的内容密度非常高,需要读者投入相当的精力去消化。它不是那种可以轻松翻阅的读物,更像是一部需要反复研读的工具书。作者在介绍各种优化算法时,不仅详细阐述了算法的收敛性分析,还深入探讨了不同算法在面对特定类型问题时的优缺点和适用范围。这使得读者能够不仅仅停留在“会用”的层面,更能理解“为什么这样用”的深层原因。我尤其喜欢作者在讨论算法效率时,引入了计算复杂度的分析,这对于需要在有限时间内完成大规模计算的工程师来说,提供了宝贵的指导。虽然初读时会感到吃力,但随着阅读的深入,我越来越体会到这种高密度信息带来的价值——它真正地将我带入到了该研究领域的前沿。

评分☆☆☆☆☆

这本书在排版和图示方面做得非常出色,这对于理解几何学和拓扑学概念至关重要。那些精美的插图和清晰的数学符号排版,极大地减轻了阅读的疲劳感,并且有效地帮助我可视化了抽象的数学对象。例如,在讲解凸集的性质时,作者配有的三维图形演示,让我瞬间明白了什么是支撑超平面和分离定理,这比单纯的文字描述要有效得多。此外,本书的术语表和索引做得非常详尽,当我需要回顾某个特定定义或定理时,可以迅速定位,这极大地提高了我的查阅效率。整体来看,这本书在物理呈现上也体现了对读者的尊重,高质量的纸张和装帧也使得在长期使用中不易损坏,非常适合作为案头工具书长期保存。

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