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1Sign-Solvability inMathematical Programming数理計画法における符号可解性垣村 尚徳数理第2研究室2011/5/23数理助教の会
2研究の興味: マッチング正則?組合せ的行列理論組合せ的手法を用いた行列解析数理計画問題に対する定性的解析(PhD dis.)
線形計画問題[Iwata, K. ’08]
線形相補性問題 [K. ’08]
マッチング理论
 Pfaffian 向き付けとマッチングマイナー[K. ’10](最近) 整数性ギャップIPとLP緩和の“差”の解析ビン詰め問題
サイクルの詰め込み問題3変数と方程式を上手く並べ替えるDM分解の背景にある基本原理劣モジュラ関数の最小化Dulmage-Mendelsohn分解行列,最適化,離散構造の融合技術方程式 (変数と方程式の数: 205)化学工学の例題
4目的:数理計画問題の定性的解析数理計画   =  数値情報 +    符号パターン測定誤差   推測困難構造的情報 数値情報によらない性質(定性的性質)の解析符号可解性:                最適解の取りうる符号パターン集合が一意 数理計画の解法へ利用符号可解 ? 最適解の情報組合せ的手法を利用
先行研究定性的行列理論:線型方程式や行列の解析今日の話:5[Samuelson ’47]正則?可解?基本的な数理計画: 符号可解性&効率的解法線型相補性問題[K. ’08 ]線型計画問題              [Iwata & K. ’08 ]
先行研究定性的行列理論:線型方程式や行列の解析今日の話:6[Samuelson ’47]正則?可解?基本的な数理計画: 符号可解性&効率的解法線型相補性問題[K. ’08 ]線型計画問題              [Iwata & K. ’08 ]
経済学における定性的解析 [Samuelson ’47]7商品の価格は需給により決定生産量需要:t:嗜好供給:均衡価格: 交点   x0t微小変化 -> 均衡点の変化?D: 単調減少(-)値段D: 単調増加(+)符号パターンから解ける?S: 単調増加(+)
8線形方程式の符号可解性行列A と同じ符号パターンの行列集合     が符号可解(Sign-Solvable):が一意解  を持つ正数Aが長方:coNP完全
Aが正方: 符号正則性で特徴付け[Klee, Ladner, Manber ’84]
9符号正則 (Sign-Nonsingular, SNS)正方 AがSNS :det Aの非零展開項が全て同符号多項式等価な問題:
Pólyaのパーマネント問題[Pólya ’13]
有向グラフの偶閉路[Thomassen ’85]
二部グラフのPfaffian orientations [Kasteleyn ’61] etc.
    で判定可能[Robertson, Seymour, Thomas ’99][McCuaig ’04]
10定性的行列理論の歩み’47Samuelsonの符号安定性経済学の符号可解性Quirk, Ruppert ’65Lancaster ’62 ’64Gorman ’64線形時間判定    Klee, van den Driessche ’77’70s生態学への応用Logofet’92Aが長方: NP完全性    Klee, Ladner, Manber ’84計算量統計物理 Kasteleyn ’61グラフ理論    Thomassen ’85,Seymour ’74Aが正方 ? 符号正則性応用等価’90sBrualdi, Shader ’95Pfaffian orientationの多項式性 Robertson, Seymour, Thomas ’99線形代数の拡がり符号正則性の多項式判定符号付解集合Kim, Shader ’00固有値の符号Hall, Li, Wang ’01利用数理計画の符号可解性拡張発展対称行列の符号数(線形計画とLCP)
先行研究定性的行列理論:線型方程式や行列の解析今日の話:11[Samuelson ’47]正則?可解?基本的な数理計画: 符号可解性&効率的解法線型相補性問題[K. ’08 ]線型計画問題              [Iwata & K. ’08 ]
12線型計画問題 (LP)単体法[Dantzig ’47]楕円体法 [Khachiyan ’79]内点法 [Karmarkar ’84]有限回の反復,実用的に高速(弱) 多項式入力数値が不確かな場合 ?確率計画,ロバスト最適化符号パターンを使った解法?符号可解性
Ex.: 5変数2制約のLP13単体法 など最適な基底解:最適解の取りうる符号パターンの集合:
Ex.: 非零要素の値を変えてみる14最適な基底解:最適解の取りうる符号パターンの集合:前の例と同じパターン
Ex.: 最適解の符号パターンが,符号情報から決まる15最適な基底解最適解の取りうる符号パターンの集合:与えられた符号パターンによって一意に決まる

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