Perturbation Analysis of Optimization Problems

Perturbation Analysis of Optimization Problems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:J.Frederic Bonnans
出品人:
页数:620
译者:
出版时间:2000-05-11
价格:USD 119.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387987057
丛书系列:Springer Series in Operations Research
图书标签:
  • 机器学习
  • optimization
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  • Perturbation
  • Optimization
  • Analysis
  • 优化
  • 扰动分析
  • 最优化理论
  • 数值优化
  • 灵敏度分析
  • 算法分析
  • 数学规划
  • 优化算法
  • 非线性规划
  • 凸优化
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具体描述

A presentation of general results for discussing local optimality and computation of the expansion of value function and approximate solution of optimization problems, followed by their application to various fields, from physics to economics. The book is thus an opportunity for popularizing these techniques among researchers involved in other sciences, including users of optimization in a wide sense, in mechanics, physics, statistics, finance and economics. Of use to research professionals, including graduate students at an advanced level.

《扰动分析与优化问题的鲁棒性研究》 本书深入探讨了优化问题在参数微小变化时的行为特性,即扰动分析。在实际应用中,许多优化模型的参数并非精确已知,而是存在一定的不确定性或受到外部干扰。这些不确定性可能源于测量误差、模型简化、环境变化或是预期的未来波动。因此,理解优化问题对这些扰动的敏感度,以及如何构建对扰动具有鲁棒性的解决方案,对于保证决策的可靠性和有效性至关重要。 本书从理论和实践两个层面,系统地阐述了扰动分析在各类优化问题中的应用。理论方面,我们将首先介绍优化问题的基本概念,包括目标函数、约束条件、可行域和最优解。在此基础上,我们将引入扰动分析的核心思想,重点关注当模型参数(如系数、右端项、约束边界等)发生微小变化时,最优解的性质(如最优值、最优解向量)会如何随之改变。我们将详细阐述不同类型的扰动,例如: 参数扰动 (Parametric Perturbation): 这是最直接的扰动形式,直接改变目标函数或约束条件中的系数。我们将分析这些参数变化对解的影响,并引入诸如灵敏度分析 (Sensitivity Analysis) 等关键概念,研究局部最优解的局部稳定性以及全局最优解的稳定性。 约束扰动 (Constraint Perturbation): 扰动可能发生在约束条件的右端项、边界值,甚至约束的类型(如等式约束变为不等式约束)。本书将深入研究这类扰动如何影响可行域,进而可能导致最优解的消失、移动或性质的改变。 集合扰动 (Set Perturbation): 在更一般的情况下,扰动可能涉及整个集合,例如目标函数中的集合变量或约束中的集合约束。本书将触及这方面更前沿的研究,例如集合值函数优化中的扰动分析。 在理论工具方面,我们将详细介绍用于刻画扰动影响的数学语言和分析技术。这包括: 拉格朗日乘子法与KKT条件: 作为求解非线性优化问题的基石,我们将分析扰动如何影响KKT条件的满足度,以及最优解的局部性质。 解集映射 (Solution Set Mapping): 我们将研究扰动下的最优解集合如何随参数变化而变化,以及其拓扑性质。 上/下界分析 (Upper/Lower Bound Analysis): 对于某些问题,即使无法精确计算最优解,我们也能通过扰动分析来确定最优值的上下界,为决策提供有价值的信息。 凸优化理论: 对于凸优化问题,扰动分析通常更容易进行,我们将详细讨论凸性在扰动鲁棒性分析中的作用。 本书不仅仅局限于理论推导,更强调扰动分析在实际问题中的应用价值。我们将通过一系列典型案例,展示如何运用扰动分析来理解和解决现实世界的优化挑战。这些案例将涵盖: 线性规划 (Linear Programming) 与二次规划 (Quadratic Programming): 分析矩阵、向量以及右端项扰动对标准LP/QP问题最优解的影响,以及如何通过影子价格 (Shadow Prices) 进行解释。 组合优化 (Combinatorial Optimization): 探讨在图论、调度、排队论等领域,当成本、需求或容量发生变化时,最优决策(如路径、调度方案)的稳定性。 鲁棒优化 (Robust Optimization): 介绍构建不依赖于精确参数值的优化模型的方法,以应对最坏情况下的扰动,并确保在所有可能的扰动场景下都能获得可接受的解。 随机规划 (Stochastic Programming): 讨论当参数服从某种概率分布时,如何通过概率约束或期望优化来处理不确定性,以及与扰动分析的内在联系。 数据科学与机器学习中的优化: 分析模型训练过程中,训练数据扰动、模型参数更新扰动等对模型性能的影响,以及如何设计更鲁棒的训练算法。 金融工程与风险管理: 探讨投资组合优化在市场波动(参数扰动)下的鲁棒性,以及如何利用扰动分析来量化和管理风险。 运营研究与供应链管理: 分析需求、成本、交货时间等不确定性对生产计划、库存管理和物流配送方案的影响,以及如何设计灵活的应对策略。 本书的目标读者群体广泛,包括但不限于: 优化理论研究者: 为深化对优化问题性质的理解提供前沿理论和分析工具。 运筹学与管理科学领域的学生和学者: 作为一本教材或参考书,帮助学生掌握扰动分析的核心方法和应用。 应用数学家和计算科学家: 为解决实际工程和科学问题中的不确定性挑战提供数学建模和分析的思路。 工程师、经济学家、金融分析师、数据科学家及其他需要进行决策优化的专业人士: 帮助他们更全面地评估决策的风险,设计更稳健的解决方案,提高实际效益。 本书的写作风格力求清晰、严谨且易于理解,理论讲解与实例分析相结合,旨在培养读者分析和解决实际优化问题的能力。我们希望通过本书,读者能够深刻理解扰动分析的重要性,掌握相关的理论工具,并能将其成功应用于各自的专业领域,从而做出更明智、更可靠的决策。

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用户评价

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这本书的引言部分处理得相当巧妙,它并没有急于抛出复杂的数学公式,而是先用一种近乎哲学思辨的口吻,探讨了“不确定性”在实际工程和决策制定中的核心地位。作者似乎非常擅长于构建宏大的背景框架,将优化问题置于一个更广阔的系统动力学视野下进行审视。我注意到,作者在介绍理论发展脉络时,引用了大量跨学科的早期文献,这使得整本书的理论溯源显得非常扎实和全面,避免了那种凭空出现的“新”理论感。更让我欣赏的是,它似乎在试图为那些初次接触此类分析的工程师提供一个软着陆的平台,语言虽然专业,但节奏控制得当,像是在引导读者逐步攀登一座技术高峰,而不是直接将人扔到山顶上自生自灭。这种循序渐进的教学法,即便对于一个稍微有些理论基础的读者来说,也是一种难得的享受,它让你感觉自己是在被带着深入理解“为什么”和“如何做”。

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这本书的装帧设计倒是相当引人注目,那种深沉的靛蓝色封皮,配上烫金的字体,透着一股子学术的严谨和内敛。初拿到手时,那种沉甸甸的手感就让人觉得它绝不是泛泛之作。内页的纸张质量也无可挑剔,印刷清晰,字里行间透露出出版方对学术严谨性的尊重。我花了些时间来品味它的排版,每一章节的结构划分都显得逻辑清晰,索引部分做得非常详尽,对于需要快速查阅特定理论模型的读者来说,无疑是一大便利。虽然我还没有深入研读其核心内容,但仅从这外在的呈现来看,它已经为读者构建了一个非常专业且舒适的阅读体验基础。这种对细节的关注,往往预示着内容本身的扎实程度,让人对接下来的阅读充满期待,仿佛这不仅仅是一本工具书,更像是一件精心打磨的工艺品,值得在书架上占据一个重要位置,随时准备投入到艰深的理论探索之中。

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我注意到书中对某些前沿课题的收录显示出作者紧跟时代步伐的努力,特别是在将经典摄动理论应用于现代机器学习模型的可解释性分析方面。书中似乎探讨了如何通过分析模型权重对输入数据的微小改变所产生的输出响应,来量化模型决策的“敏感区域”。如果这部分内容属实,那么这本书的实用价值将大大超越纯粹的理论数学范畴,直接触及当前人工智能领域最核心的难题之一——模型的可信赖性。这种跨学科的融合处理,使得整部著作在保持其纯数学内核的同时,散发出了强烈的现实应用光芒。它不仅仅是关于“如果变了会怎样”,更是关于“我们应该如何应对这种变化”,这正是衡量一部优秀学术著作是否具有持久生命力的关键所在。

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我对这本书中某些章节对特定约束条件敏感性分析的讨论印象尤为深刻,那部分内容仿佛打开了一扇新的大门。它不仅仅是计算一个梯度或者一个一阶近似,而是深入挖掘了在参数微小变动下,最优解集本身是如何发生拓扑变化的。我感觉作者对非光滑优化和变分不等式在 perturbation 下的稳定性有着极为精深的见解。书中对一些经典优化算法(比如内点法)在面对噪声或微小扰动时的数值稳定性讨论,其深度远超我过去阅读的任何教材。那些图示和案例分析,虽然没有直接给出具体的代码实现,但其背后的数学直觉和几何解释却非常到位,让人能够迅速把握住那些抽象概念在几何空间中的实际意义。这部分内容无疑是为那些致力于算法鲁棒性和高精度数值计算的科研人员量身定做的“干货”,是其价值所在。

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这本书的语言风格可以说是极为克制和精确,几乎没有冗余的词汇,每一个数学符号的引入都经过了深思熟虑。阅读过程更像是在解一个复杂的谜题,你必须全神贯注,稍有分心就可能跟不上作者的逻辑跳跃。例如,在处理随机优化和信息不完全性时,作者采用了一种非常简洁但极其有力的表达方式来构建期望风险函数,这种高度凝练的表达方式,虽然对读者的数学功底要求极高,但一旦理解,其效率和美感是其他冗长论述无法比拟的。我猜想,这本书的目标读者群体可能更偏向于高年级研究生或已步入研究领域的专业人士,它更像是一部精炼的“圣经”,而不是面向大众普及的读物。它要求读者已经具备坚实的分析基础,才能真正领略到其中蕴含的数学智慧和洞察力。

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