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绪论:把现实问题写成优化模型

从决策变量、目标函数、约束和可行域出发,理解最优化问题的基本语言与建模步骤

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线性规划:标准形、基本解与极点

理解线性规划标准形、基与基本可行解,并建立极点和最优解之间的联系

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单纯形法(一):换基、检验数与单纯形表

从一个基本可行解出发,掌握检验数、进出基规则和单纯形表的完整迭代

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单纯形法(二):初始基与特殊情形

掌握大 M 法、两阶段法,并识别不可行、无界、退化和多重最优等特殊情况

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线性规划对偶:定理、互补松弛与影子价格

从资源定价理解 LP 对偶,掌握弱对偶、强对偶、互补松弛及经济解释

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对偶单纯形法:保持对偶可行的换基过程

理解对偶单纯形法的适用场景、进出基规则及其与原始单纯形法的对称关系

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灵敏度分析:最优基何时保持不变

分析目标系数、右端向量和技术系数变化对当前最优基与最优值的影响

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单纯形法的复杂性、椭球法与内点法

理解单纯形法的指数最坏情形,以及椭球法和内点法为何具有多项式时间意义

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凸集分离:投影、Farkas 与 Gordan 定理

从凸集与极点出发,理解分离超平面,并掌握 Farkas、Gordan 二择一定理的用法

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凸函数与凸规划

掌握凸函数的一阶、二阶判据、保凸运算,以及凸规划中局部最优与全局最优的关系

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无约束最优性条件

从方向导数到梯度和 Hessian,掌握无约束局部极值的一阶、二阶必要与充分条件

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约束最优性条件:可行方向、Fritz John 与 KKT

从活动约束和可行方向推导 Fritz John、KKT 条件,并理解约束资格的作用

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Lagrange 对偶与对偶间隙

从 Lagrange 函数构造对偶函数,理解弱对偶、强对偶、Slater 条件和鞍点

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算法映射、收敛性与收敛速度

用算法映射、闭性、下降函数和极限点理解迭代算法为何收敛以及收敛有多快

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一维搜索:黄金分割、Newton 与三次插值

理解精确与非精确一维搜索,掌握搜索区间、黄金分割和常见插值法的计算逻辑

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最速下降法与 Newton 法

比较负梯度和 Newton 方向,推导二次函数步长,并理解条件数、阻尼与收敛速度

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共轭方向法与共轭梯度法

理解 $Q$-共轭方向、有限步终止性质,并掌握共轭梯度法的迭代公式

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拟 Newton 法与 DFP 更新

从割线方程构造逆 Hessian 近似,推导 DFP 更新并理解正定性条件

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Powell 直接方法

理解无需导数的方向搜索、共轭方向生成及 Powell 方法的一轮更新

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Zoutendijk 可行方向法

在线性约束下刻画可行下降方向,并把搜索方向子问题写成线性规划

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投影与既约梯度法

通过投影、消元和既约梯度在约束流形内构造下降方向,并理解边界变量处理

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