パンの木を植えて

主として数学の話をするブログ

分離超平面がなす集合は凸 - Ex2.21

\[ %%% 黒板太字 %%% \newcommand{\A}{\mathbb{A}} %アフィン空間 \newcommand{\C}{\mathbb{C}} %複素数 \newcommand{\F}{\mathbb{F}} %有限体 \newcommand{\N}{\mathbb{N}} %自然数 \newcommand{\Q}{\mathbb{Q}} %有理数 \newcommand{\R}{\mathbb{R}} %実数 \newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} %整数 %%% 2項演算 %%% \newcommand{\f}[2]{ \frac{#1}{#2} } \]

某中華に足しげく通っているのですが,デザートにいつも決まってプレーンの杏仁豆腐が出てくるのでちょっと飽きていました.

「今回は杏仁豆腐以外でお願いします」と(お店が暇そうなのを確かめて)お願いしてみたところ,抹茶あずきバージョンにしてくれました.

それ以来,黙っていてもデザートを日替わりで変えてくれている気がします.

嬉しいね!

なんだか常連さんって感じがするよ.


それはそうと,今回も 『Convex Optimization』を読んでいきます.

やるのは演習2.21です.

\[ %%% 黒板太字 %%% \newcommand{\R}{\mathbb{R}} \newcommand{\C}{\mathbb{C}} \newcommand{\Q}{\mathbb{Q}} \newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} \newcommand{\F}{\mathbb{F}} \newcommand{\N}{\mathbb{N}} %%% カリグラフィー %%% \newcommand{\calf}{\mathcal{F} } \newcommand{\calg}{\mathcal{G} } %%% 引数を取るもの %%% \newcommand{\f}[2]{ \frac{#1}{#2} } \newcommand{\im}{\operatorname{im} } \]


問題文

Suppose that $C$ and $D$ are disjoint subsets of $\textbf{R}^ n$. Consider the set of $(a,b) \in \textbf{R}^ {n+1}$ for which $a^ T x \leq b$ for all $x \in C$, and $a^ T x \geq b$ for all $x \in D$. Show that this set is a convex cone (which is the singleton $\{ 0\}$ if there is no hyperplane that separates $C$ and $D$).


問題の背景

集合 $C$ と $D$ を分離する超平面全体のなす空間を考え,それが凸錐(convex cone) であることを示せという問題です.

錐という言葉になじみがないかもしれません.

集合 $C$ が錐(cone)というのは,すべての $x \in C$ と $θ \geq 0$ に対して $θ x \in C$ が成り立つということです.

回答

難しくないです.定義からすぐ示せます.

ノートを貼りましょう.

$C$ と $D$ の共通部分が空であることは使ってないですが,これでいいはず.


感想

自明な問題が続いていますが,別に自明な問題ばかり解いているわけではないです.

この本演習問題が結構難しくて,非自明なものはやっても解けないんですよね….

頑張ります.