linear combination
x=∑jλjxj 其中 xj∈Rn,λ∈R
affine combination
x=∑jλjxj,∑jλj=1 其中 xj∈Rn,λ∈R
dimension
集合S的dimension,是affinely independent points的最大个数再减去1。 如果集合 S={x∈Rn:Ax=b} 非空,那么 dim(S)=n−rank(A)
包含集合S的minimal affine space叫做affine hull,并表示为 aff(S)
证明一个非空集合的维度是k:
证明 dim(S)≤k ,找到 Ax=b ,满足 S⊂{x∈Rn:Ax=b} 并且 rank(A)=n−k 证明 dim(S)≥k ,集合S中存在k+1个affinely independent points;或者对于S中的任意一个点x, αx=β ,都是 Ax=b 的linear combination。convex combination
x=∑jλjxj,∑jλj=1,λj≥0 其中 xj∈Rn,λ∈R
convex set
如果一个集合 C⊂Rn ,包含了所有C中节点的convex combination,那么C是convex set。 等价的,可以说 λx+(1−λ)y∈C, where t∈[0,1],∀x,y∈C
convex hull
一个集合S的convex hull,是保护S的minimal convex set,标记为 conv(S)
conic combination
x=∑jλjxj,λj≥0 其中 xj∈Rn,λ∈R
cone
集合C是cone,如果 0∈C ,并且对于任意的 x∈C∖{0} 和 λ≥0 , λx 属于C 从几何考虑,对于C中的任意一个点,C包含了从原点出发沿着x方向的射线
convex cone
如果一个cone C包含了任意 包含在C内的vector conic combination,那么C就是convex cone
这里可以简单的举一个例子。在二维空间上,任意一个扇形(及其夹边中间的部分)都是cone。如果一个扇形超过了180度的内角,那么不是convex;反之如果是180度以内,那么就是convex cone。
cone of a set
给定一个非空集合S,那么S的cone,标记为cone(S),是最小的包含S的convex cone
Ray
给定一个cone C和一个向量,沿着cone内某一个向量的射线就是ray
Polyhedron
集合 P⊂Rn 是polyhedron,当存在正整数m和矩阵 A∈Rm×n ,满足 P={x∈Rn:Ax≤b}
因此可以认为polyhedron是finite半平面/polyhedra的交集
Polyhedral cone
集合C是polyhedral cone,当C是可数的半平面交集,并且原点在边界上
Polytope
Q是polytope,当Q是可数的vectors的convex hull
Recession cone
给定一个非空的polyhedron P,那么P的recession cone就是 rec(P)={r∈Rn:x+λr∈P,∀x∈P,∀λ∈R+}
Lineality Space
集合P的lineality space是集合 lin(P)={r∈Rn:x+λr∈P,∀x∈P,∀λ∈R}
所以有如下的性质:
让P = {x∈Rn,Ax≤b}=conv(v1,...,vp)+cone(r1,...,rq) 是非空的polyhedron,那么有 rec(P)={r∈Rn,Ar≤0}=cone(r1,...,rq) lin(P)={r∈Rn,Ar=0}
Valid Inequality
对于一个集合 P⊂Rn ,valid inequality就是对于P中的任何一个点 x , 都有cx≤δ
Face
一个polyhedron P的face有如下的形式 F=P⋂{x∈Rn:cx=δ} ,其中 xc≤δ 是P的valid inequality。
根据定义,不难发现 ∅ 和 P <script type="math/tex" id="MathJax-Element-3410">P</script>是trivial的face。
polyhedron P的maximal proper faces叫做facets。minimal faces不包含其他face,也是affine subspace。
Edge
维度为1的face就是P的edge。 如果这个edge没有vertex,那么就是P的minimal face。 如果这个edge有两个vertices,那么这个edge就是这两个vertices中间的线段。 如果这个edge只有一个vertex,那么是一条射线。
Extreme ray
一个pointed polyhedral cone C的extreme ray是C的edge。 一个pointed polyhedral P的extreme ray是 P的recession cone的extreme rays。