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最小二乘目标函数为凸函数 ​

证明:

‖M(s1+s22)−c‖22≤∥Ms1−c∥22+∥Ms2−c∥222.

注意到

‖M(s1+s22)−c‖22=(M(s1+s22)−c)T(M(s1+s22)−c)=(Ms1+Ms22−c)T(Ms1+Ms22−c)=14s1MTMs1+14s2MTMs2+12s1MTMs2−(s1+s2)TMTc+cTc

而

∥Ms1−c∥22+∥Ms2−c∥22=(Ms1−c)T(Ms1−c)+(Ms2−c)T(Ms2−c)=s1MTMs1+s2MTMs2−2s1TMTc−2s2TMTc+2cTc.

因此只需证明

14s1MTMs1+14s2MTMs2+12s1MTMs2−(s1+s2)TMTc+cTc≤12s1MTMs1+12s2MTMs2−s1TMTc−s2TMTc+cTc.

消除公共项,只需证明

14s1MTMs1+14s2MTMs2−12s1MTMs2≥0.

上面的不等式可以写成

(s1−s2)TMTM(s1−s2)≥0.

也即

(M(s1−s2))T(M(s1−s2))≥0.

得证。

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