“将梯度换成一般连续单调场,就得到单调变分不等式。一阶内积条件仍能定义平衡,但场可能含有旋转而不存在凸势;外梯度法通过同一原锚点上的两次投影处理这种反馈,不能沿用单次梯度下降的函数值证明。”
直接沿反馈场走一步,可能绕着平衡点越转越远。外梯度先问“按当前方向走到的预测点,会给出什么反馈”,再用那里的反馈从原点重新出发。第二次不是在预测点上继续走;这个锚点安排正是收敛证明能够抵消旋转误差的原因。
形式陈述
两次投影,第二步仍从原点出发
设
若另有有限半径
输出预测点平均
这项速率控制平均预测点的Minty间隙,不是声称最后一点的距离为
直觉
两条最近点不等式怎样支付场的变化
一轮中简记
第一次投影则给
Lipschitz条件和
两个短位移支付两处反馈差。若第二步改从
为什么得到整列收敛
取任一解
由有限维Bolzano–Weierstrass定理取
例子与边界
旋转场的全部线性轨道
先取
因为
当
主点平方长度每轮乘
图中三条轨道使用同一初值和步长。右图比较主更新轮数,不表示两次场求值与一次完整预解的运算成本相同;这里的隐式轨道沿用单调算子页的精确矩阵。
有界盒中的平均输出证书
改取
此时
步长端点、解存在与误差来源
旋转例中若
若没有解,距离证明没有可比较的目标。例如全空间常值场
推论与应用
平均间隙的望远镜证明
对固定
除以
每轮有两次
在Mirror-Prox中选平方欧氏生成函数,两次Bregman子问题就严格化为式(1),故本法是其欧氏特例。一般范数可以改善有界域常数,但要重新计算强凸系数与对偶Lipschitz界,不能只替换图中的距离名称。
Tseng的前向–后向–前向分裂在法锥情形只做一次投影,再加显式场差校正;校正状态可能离开可行集。本页的两次投影始终保持可行,因此只要求场在
参考资料
- G. M. Korpelevich, “The Extragradient Method for Finding Saddle Points and Other Problems,” Ekonomika i Matematicheskie Metody12(4),747–756,1976,方法原始出处;书目与下列原文参考文献相核。
- Arkadi Nemirovski, Prox-Method with Rate of Convergence
,2004,§§2–3,VI误差与双步近端机制。本文欧氏式(3)、点收敛和旋转轨道直接推导。 - Ernest K. Ryu and Stephen Boyd, A Primer on Monotone Operator Methods,2016,§7.2,区别全空间外梯度与一般Tseng校正。