纽曼条件是什么?

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1958年,美国数学家、计算机科学家康拉德·纽曼出版了《计算几何学》(Conrad Z.-N. Newman (ed.) 1958. Concerning the Complexity of Certain Mathematical Problems, Springer-Verlag) 这本书中,第一次阐述了著名的“纽曼条件”。

他假设问题可以表示成形如 min{f(x)+g(y)} 的形式,其中 x 和 y 是任意的实数变量, f(x) 和 g(y)是已知函数,并且要求最小值存在且只有一个。 对于这一类问题,如果找到一对满足条件的x和y,则整个问题就得到了解决。而寻找这样的x和y的问题就变成了一个最优化问题。 最优化问题的标准解法是求解以下方程组: 对于每个给定的y,上述方程组的个数等于函数f(x)的导数的阶数。这个方程组的阶数与变量x的个数的比值,称为这一对变量的 复杂性度量。如果这个复杂度小于某个确定的数值C,我们就说这个问题有解,否则就是没有解,或者说极小值不存在。

康拉德·纽曼证明了这个等价性: 如果一个问题符合纽曼条件,那么它就是一个有解的最优化问题,其解的存在性和惟一性都可以由一个叫做“拉格朗日乘子法”的方法得到保证。反之,如果一个最优化问题是有解的,且其解是惟一的,那么这个问题就一定符合纽曼条件。 我们通常所说的“复杂性问题”实际上就是指那些不符合纽曼条件的最优化问题。

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