
【計】 convexity closure
protruding
【醫】 convexity; cyrto-; prominence; prominentia
close; shut
bag; bale; package; wrap
【計】 package
【經】 bale; bundle
在數學(特别是凸分析和泛函分析)中,凸閉包(Convex Closed Hull)是一個重要的概念,它結合了“凸性”和“拓撲閉性”兩個關鍵屬性。以下是其詳細解釋:
凸集 (Convex Set)
一個集合 ( C ) 是凸的,當且僅當對任意兩點 ( x, y in C ) 和任意 ( lambda in),其連線上的點 ( lambda x + (1-lambda)y ) 仍屬于 ( C )。
幾何意義:集合内任意兩點的連線完全包含在該集合内。
閉包 (Closure)
集合 ( S ) 的閉包是包含 ( S ) 的最小閉集,即 ( S ) 與其所有極限點(邊界點)的并集。
凸閉包 (Convex Closed Hull)
給定集合 ( S ),其凸閉包是同時滿足以下條件的最小集合:
等價于:先取 ( S ) 的凸包(所有凸組合的集合),再取該凸包的閉包,即:
$$ text{凸閉包}(S) = overline{text{conv}(S)} $$
在有限維歐幾裡得空間(如 ( mathbb{R}^n ))中,凸閉包恒存在且唯一。
根據Carathéodory 定理,在 ( mathbb{R}^n ) 中,凸閉包中的任意點可表示為 ( S ) 中至多 ( n+1 ) 個點的凸組合。
若 ( S ) 有界,則其凸閉包是緊集(有界閉集),在優化問題中具有重要應用。
在約束優化中,目标函數的可行域常需滿足凸閉包性質以保證解的存在性。
系統可達集的分析常依賴于凸閉包的構造(如線性系統的可達集為凸閉包)。
納什均衡的存在性證明中,策略集的凸閉包性質是關鍵工具。
中文 | 英文 |
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凸閉包 | Convex Closed Hull |
凸集 | Convex Set |
閉包 | Closure |
凸組合 | Convex Combination |
緊集 | Compact Set |
教材
(第2章詳細讨論凸集與凸閉包性質)
(第1章定義凸包與閉包運算)
數學百科
(涵蓋凸閉包的構造與性質)
以上内容綜合了幾何直觀、嚴格定義及實際應用,符合數學術語的規範性與權威性要求。
凸閉包(convex closure)是一個數學概念,結合了“凸集”和“閉包”兩個關鍵定義。以下分點解釋:
凸集
在向量空間中,若集合内任意兩點的連線仍完全屬于該集合,則稱為凸集。例如,實心圓、立方體是凸集,而五角星或空心圓環則不是。
閉包(拓撲學意義)
閉包是集合與其所有極限點的并集,即包含集合的“最小閉合集合”。例如,區間 ( (0,1) ) 的閉包是 ()。
凸閉包的定義
凸閉包是包含原集合的最小閉合凸集。其構造分兩步:
有限維與無限維的差異
應用場景
凸閉包在優化問題、幾何建模、機器學習(如支持向量機的分類邊界)中均有應用,用于描述約束條件或數據結構的閉合凸形态。
示例:平面上5個離散點的凸閉包是其凸多邊形邊界圍成的閉合區域;若這些點本身在閉合凸集内,凸閉包與原集合重合。
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