图书目录

1. Basic Concepts of Convex Analysis   .  .  t  ~  ~  ~       ~  ~  p. 1

    1.1. Convex Sets and Functions _              -   p. 2

        1.1.1. Convex Functions _  .  -  -  -       -  -  -  -  .       -   p. 5

       1.1.2. Closedness and Semicontinuity  _  .             -  p. 9

        1.1.3. Operations with Convex Functions   _       - p. 11

        1.1.4. Characterizations of Differentiable Convex Functions   _ p. 13

    1.2. Convex and Affine Hulls  .  _  - p. 19

    1.3. Relative Interior and Closure _  -  p. 23

       1.3.1. Calculus of Relative Interiors and Closures _ p. 28

        1.3.2. Continuity of Convex Functions _ p. 35

       1.3.3. Closures of Functions   -  .  .  .  .  .                    .  .  -  p. 37

    1.4. Recession Cones   _  -                      - p. 43

       1.4.1. Directions of Recession of a Convex Function .       .  .  . p. 50

        1.4.2. Nonemptiness of Intersections of Closed Sets  _  p. 57

        1.4.3. Closedness Under Linear rlyansformations  _ p. 64

    1.5. Hyperplanes  _  .  . - . - .  -  -  -  - p. 67

        1.5.1. Hyperplane Separation   . .  .      -  -  - . -      - -  - p. 68

        1.5.2. Proper Hyperplane Separation  .  .  .  .  .  .  .      .  .  . p. 73

        1.5.3. Nonvertical Hyperplane Separation   .                   .  .  .  p. 80

     1.6. Conjugate Functions   -  .  -  -  -  -  -  -               - p. 82

     1.7. Summary  _  -               - p. 89

2. Basic Concepts of Polyhedral Convexity  ~  ~  ~  ~        ~  ~ p. 91

     2.1. Extreme Points .  _      .  .  -  -  -  -  -  - p. 92

    2.2. Polar Cones  _ -                     - p. 99

     2.3. Polyhedral Sets and Functions   .  .  -  -  -  -  -  .  -       -  -   p. 102

        2.3.1. Polyhedral Cones and Farkas' Lemma  _   p. 102

        2.3.2. Structure of Polyhedral Sets   .  _  _  _  _  .  -  -        -  -   p. 104

        2.3.3. PolyhedralFunctions  _ . . . - - - - . -      - -  p. 109

     2.4. Polyhedral Aspects of Optimization     .  .  .  .  .  .        .  .   p. 111

3. Basic Concepts of Convex Optimization  ~  ~  ~  ~       ~  p. 115

     3.1. Constrained Optimization  .  .  .  .  .  .  .  .  .  -  -       .  -   p. 116

    3.2. Existence of Optimal Solutions  .  .  .  -  -  -  -  -  .       -  -   p. 118

                                                                                                 

  3.3. Partial Minimization of Convex Functions   .  _        _  .  .  .   p. 122

         3.4. Saddle Point and Minimax Theory   .  _  _  .  _       _  _  _  .   p. 127

     4. Geometric Duality Framework  .  .  .  .  ~  ~      ~  ~  ~  p. 131

         4.1. Min Common/Max Crossing Duality   .  _  _  _       .  .  .  .  p. 132

         4.2. Some Special Cases  .                                    _   p. 137

              4.2.1. Connection to Conjugate Convex Functions   _   p. 137

             4.2.2. General Optimization Duality   .  _  _  .  _       _  _  _  .   p. 138

             4.2.3. Optimization with Inequality Constraints   _   p. 139

             4.2.4. Augmented Lagrangian Duality    _       .  _  .  .   p. 140

             4.2.5. Minimax Problems  _       -  p. 141

         4.3. Strong Duality Theorem    .  .       .  .  _  _  _       _  .  .  .   p. 146

         4.4. Existence of Dual Optimal Solutions   .  .  .  .       .  .  .  .   p. 149

          4.5. Duality and Polyhedral Convexity   .  -  -  -  -       -  -  .  .   p. 153

         4.6. Summary  _ _     _  p. 158

     5. Duality and Optimization   .  .

          5.1. Nonlinear Farkas' Lemma  _         .  .  .  p. 160

         5.2. Linear Programming Duality                              _   p. 164

         5.3. Convex Programming Duality   .  .  _  .  .  _  _          _  .  .   p. 167

            5.3.1. Strong Duality Theorem - Inequality Constraints  .

            5.3.2. Optimality Conditions _      .  .  .  .  _         _  .  .  p. 169

            5.3.3. Partially Polyhedral Constraints   .

                                      L                                                 _  p. 171

             5.3.4. Duality and Existence of Optimal Primal Solutions

                                      t                                                  ns  _  p. 176

            5.3.5. Fenchel Duality .

                               t-                   . . -             -  p. 179

            5.3.6. Conic Duality   .                                       p. 181

                                      t                                                      -  p.

         5.4. Subgradients and Optimality Conditions    .  _         .  _  .  p. 182

            5.4.1. Subgradients of Conjugate Function

                                      L                                   ions  _  p. 187

             5.4.2. Subdifferential Calculus  .

                               L                            _              _  p. 192

             5.4.3. Optimality Conditions _      .  _  . _  _        _ . .  p. 195

            5.4.4. Directional Derivatives _

                                     L                                                   _  p. 196

         5.5. Minimax Theory  _         .  .  .  .  .  .  _  _         .  .  .  p. 200

            5.5.1. Minimax Duality Theorems   .  _  _                _  _  .  'p. 200

            5.5.2. Saddle Point Theor

                                     U                    eorems  _ . _        _ . .  p. 204

         5.6. Theorems ofthe Alternative  .  _  _  _  _  _  _  .         _  .  .   p. 209

         5.7. Nonconvex Problems   _  .  _  _  '  '  _                 .  .  .   p. 216

             5.7.1. Duality Gap in Separable Problems  .  _  _          _  .  .   p. 217

            5.7.2. Duality Gap in Minimax Problems   .  . . -          -  .  .   p. 226

   Appendix A: Mathematical Background   .  .  .       .  .  .  p. 227

    Notes and Sources    .  ~  ~  ~  ~  ~  ~  ~  ~  ~  ~  ~      ~  ~  ~  p. 239

   Supplementary Chapter 6 0n Convex Optimization Algorithms  .   .   p. 247