Knowledge

Fractional programming

Source 📝

1136: 951: 842: 1131:{\displaystyle {\begin{aligned}{\underset {\boldsymbol {u}}{\text{minimize}}}\quad &{\underset {{\boldsymbol {x}}\in \mathbf {S} _{0}}{\operatorname {sup} }}{\frac {f({\boldsymbol {x}})-{\boldsymbol {u}}^{T}{\boldsymbol {h}}({\boldsymbol {x}})}{g({\boldsymbol {x}})}}\\{\text{subject to}}\quad &u_{i}\geq 0,\quad i=1,\dots ,m.\end{aligned}}} 702: 339: 837:{\displaystyle {\begin{aligned}{\underset {{\frac {\boldsymbol {y}}{t}}\in \mathbf {S} _{0}}{\text{maximize}}}\quad &tf\left({\frac {\boldsymbol {y}}{t}}\right)\\{\text{subject to}}\quad &tg\left({\frac {\boldsymbol {y}}{t}}\right)\leq 1,\\&t\geq 0.\end{aligned}}} 691: 254: 575: 265: 149: 956: 707: 894: 616: 154: 379: 500: 101: 935: 401: 1259: 32:
in a fractional program is a ratio of two functions that are in general nonlinear. The ratio to be optimized often describes some kind of efficiency of a system.
513: 1252: 439:
does not have to be restricted in sign. The linear fractional program is a special case of a concave fractional program where all functions
1360: 334:{\displaystyle {\underset {{\boldsymbol {x}}\in \mathbf {S} }{\text{maximize}}}\quad {\frac {f({\boldsymbol {x}})}{g({\boldsymbol {x}})}},} 1245: 110: 854: 1268: 1319: 686:{\displaystyle {\boldsymbol {y}}={\frac {\boldsymbol {x}}{g({\boldsymbol {x}})}};t={\frac {1}{g({\boldsymbol {x}})}}} 249:{\displaystyle \mathbf {S} =\{{\boldsymbol {x}}\in \mathbf {S} _{0}:h_{j}({\boldsymbol {x}})\leq 0,j=1,\ldots ,m\}} 347: 442: 43: 25: 903: 1334: 1314: 17: 384: 1329: 1304: 598: 1299: 1294: 602: 578: 257: 1175: 104: 8: 1339: 1309: 1289: 1279: 1226: 1179: 29: 693:, any concave fractional program can be transformed to the equivalent parameter-free 1230: 1183: 1218: 1163: 1237: 1154:
Schaible, Siegfried (1974). "Parameter-free Convex Equivalent and Dual Programs".
1171: 694: 1200:
Avriel, Mordecai; Diewert, Walter E.; Schaible, Siegfried; Zang, Israel (1988).
570:{\displaystyle q({\boldsymbol {x}})=f({\boldsymbol {x}})/g({\boldsymbol {x}})} 1354: 1324: 1222: 1167: 424: 601:. In a linear fractional program, the objective function is 1199: 945:
The Lagrangian dual of the equivalent concave program is
144:{\displaystyle \mathbf {S} _{0}\subset \mathbb {R} ^{n}} 1209:
Schaible, Siegfried (1983). "Fractional programming".
608: 954: 906: 857: 705: 619: 516: 445: 387: 350: 268: 157: 113: 46: 1267: 900:is positive may be dropped. Also, it simplifies to 1130: 929: 889:{\displaystyle tg({\frac {\boldsymbol {y}}{t}})=1} 888: 836: 685: 569: 494: 395: 373: 333: 248: 143: 95: 1352: 851:is affine, the first constraint is changed to 406: 1253: 243: 166: 1260: 1246: 374:{\displaystyle g({\boldsymbol {x}})>0} 131: 1208: 1153: 1058: 1042: 1034: 1023: 1011: 979: 964: 914: 869: 795: 759: 718: 673: 641: 630: 621: 560: 541: 524: 495:{\displaystyle f,g,h_{j},j=1,\ldots ,m} 358: 318: 302: 276: 206: 170: 96:{\displaystyle f,g,h_{j},j=1,\ldots ,m} 1353: 930:{\displaystyle g({\boldsymbol {y}})=1} 1241: 1361:Optimization algorithms and methods 1211:Zeitschrift für Operations Research 1156:Zeitschrift für Operations Research 609:Transformation to a concave program 13: 403:, is called a fractional program. 14: 1372: 1320:Infinite-dimensional optimization 988: 731: 389: 284: 179: 159: 116: 1269:Major subfields of optimization 1099: 1077: 969: 780: 744: 291: 1147: 1062: 1054: 1046: 1038: 1015: 1007: 918: 910: 877: 864: 677: 669: 645: 637: 564: 556: 545: 537: 528: 520: 411:A fractional program in which 362: 354: 322: 314: 306: 298: 210: 202: 1: 1193: 505: 35: 26:linear-fractional programming 419:is positive and convex, and 415:is nonnegative and concave, 396:{\displaystyle \mathbf {S} } 7: 1335:Multiobjective optimization 407:Concave fractional programs 10: 1377: 1315:Combinatorial optimization 940: 429:concave fractional program 1275: 593:are differentiable, then 18:mathematical optimization 1141: 896:and the assumption that 1330:Constraint satisfaction 24:is a generalization of 1305:Stochastic programming 1285:Fractional programming 1132: 931: 890: 838: 687: 613:By the transformation 571: 496: 397: 375: 335: 250: 145: 97: 22:fractional programming 1300:Nonlinear programming 1295:Quadratic programming 1202:Generalized Concavity 1133: 932: 891: 839: 688: 572: 497: 398: 376: 336: 251: 146: 105:real-valued functions 98: 952: 904: 855: 703: 617: 514: 443: 385: 348: 266: 155: 111: 44: 1340:Simulated annealing 1310:Robust optimization 1290:Integer programming 1280:Convex programming 1223:10.1007/bf01916898 1168:10.1007/BF02026600 1128: 1126: 999: 967: 927: 886: 834: 832: 742: 683: 567: 492: 393: 371: 331: 289: 246: 141: 93: 30:objective function 1348: 1347: 1075: 1066: 973: 963: 960: 875: 801: 778: 765: 724: 714: 711: 681: 649: 326: 273: 270: 258:nonlinear program 107:defined on a set 1368: 1262: 1255: 1248: 1239: 1238: 1234: 1205: 1188: 1187: 1151: 1137: 1135: 1134: 1129: 1127: 1089: 1088: 1076: 1073: 1067: 1065: 1061: 1049: 1045: 1037: 1032: 1031: 1026: 1014: 1002: 1000: 998: 997: 996: 991: 982: 968: 961: 936: 934: 933: 928: 917: 895: 893: 892: 887: 876: 868: 843: 841: 840: 835: 833: 819: 806: 802: 794: 779: 776: 770: 766: 758: 743: 741: 740: 739: 734: 725: 717: 712: 692: 690: 689: 684: 682: 680: 676: 661: 650: 648: 644: 629: 624: 577:is semistrictly 576: 574: 573: 568: 563: 552: 544: 527: 501: 499: 498: 493: 467: 466: 402: 400: 399: 394: 392: 380: 378: 377: 372: 361: 340: 338: 337: 332: 327: 325: 321: 309: 305: 293: 290: 288: 287: 279: 271: 255: 253: 252: 247: 209: 201: 200: 188: 187: 182: 173: 162: 150: 148: 147: 142: 140: 139: 134: 125: 124: 119: 102: 100: 99: 94: 68: 67: 1376: 1375: 1371: 1370: 1369: 1367: 1366: 1365: 1351: 1350: 1349: 1344: 1271: 1266: 1204:. Plenum Press. 1196: 1191: 1152: 1148: 1144: 1125: 1124: 1084: 1080: 1078: 1072: 1069: 1068: 1057: 1050: 1041: 1033: 1027: 1022: 1021: 1010: 1003: 1001: 992: 987: 986: 978: 977: 972: 970: 959: 955: 953: 950: 949: 943: 913: 905: 902: 901: 867: 856: 853: 852: 831: 830: 817: 816: 793: 789: 781: 775: 772: 771: 757: 753: 745: 735: 730: 729: 716: 715: 710: 706: 704: 701: 700: 695:concave program 672: 665: 660: 640: 633: 628: 620: 618: 615: 614: 611: 559: 548: 540: 523: 515: 512: 511: 508: 462: 458: 444: 441: 440: 409: 388: 386: 383: 382: 357: 349: 346: 345: 317: 310: 301: 294: 292: 283: 275: 274: 269: 267: 264: 263: 205: 196: 192: 183: 178: 177: 169: 158: 156: 153: 152: 135: 130: 129: 120: 115: 114: 112: 109: 108: 63: 59: 45: 42: 41: 38: 12: 11: 5: 1374: 1364: 1363: 1346: 1345: 1343: 1342: 1337: 1332: 1327: 1325:Metaheuristics 1322: 1317: 1312: 1307: 1302: 1297: 1292: 1287: 1282: 1276: 1273: 1272: 1265: 1264: 1257: 1250: 1242: 1236: 1235: 1206: 1195: 1192: 1190: 1189: 1162:(5): 187–196. 1145: 1143: 1140: 1139: 1138: 1123: 1120: 1117: 1114: 1111: 1108: 1105: 1102: 1098: 1095: 1092: 1087: 1083: 1079: 1071: 1070: 1064: 1060: 1056: 1053: 1048: 1044: 1040: 1036: 1030: 1025: 1020: 1017: 1013: 1009: 1006: 995: 990: 985: 981: 976: 971: 966: 958: 957: 942: 939: 926: 923: 920: 916: 912: 909: 885: 882: 879: 874: 871: 866: 863: 860: 845: 844: 829: 826: 823: 820: 818: 815: 812: 809: 805: 800: 797: 792: 788: 785: 782: 774: 773: 769: 764: 761: 756: 752: 749: 746: 738: 733: 728: 723: 720: 709: 708: 679: 675: 671: 668: 664: 659: 656: 653: 647: 643: 639: 636: 632: 627: 623: 610: 607: 566: 562: 558: 555: 551: 547: 543: 539: 536: 533: 530: 526: 522: 519: 507: 504: 491: 488: 485: 482: 479: 476: 473: 470: 465: 461: 457: 454: 451: 448: 408: 405: 391: 370: 367: 364: 360: 356: 353: 342: 341: 330: 324: 320: 316: 313: 308: 304: 300: 297: 286: 282: 278: 245: 242: 239: 236: 233: 230: 227: 224: 221: 218: 215: 212: 208: 204: 199: 195: 191: 186: 181: 176: 172: 168: 165: 161: 138: 133: 128: 123: 118: 92: 89: 86: 83: 80: 77: 74: 71: 66: 62: 58: 55: 52: 49: 37: 34: 9: 6: 4: 3: 2: 1373: 1362: 1359: 1358: 1356: 1341: 1338: 1336: 1333: 1331: 1328: 1326: 1323: 1321: 1318: 1316: 1313: 1311: 1308: 1306: 1303: 1301: 1298: 1296: 1293: 1291: 1288: 1286: 1283: 1281: 1278: 1277: 1274: 1270: 1263: 1258: 1256: 1251: 1249: 1244: 1243: 1240: 1232: 1228: 1224: 1220: 1216: 1212: 1207: 1203: 1198: 1197: 1185: 1181: 1177: 1173: 1169: 1165: 1161: 1157: 1150: 1146: 1121: 1118: 1115: 1112: 1109: 1106: 1103: 1100: 1096: 1093: 1090: 1085: 1081: 1051: 1028: 1018: 1004: 993: 983: 974: 948: 947: 946: 938: 924: 921: 907: 899: 883: 880: 872: 861: 858: 850: 827: 824: 821: 813: 810: 807: 803: 798: 790: 786: 783: 767: 762: 754: 750: 747: 736: 726: 721: 699: 698: 697: 696: 666: 662: 657: 654: 651: 634: 625: 606: 604: 600: 599:pseudoconcave 596: 592: 588: 584: 580: 553: 549: 534: 531: 517: 510:The function 503: 489: 486: 483: 480: 477: 474: 471: 468: 463: 459: 455: 452: 449: 446: 438: 434: 430: 426: 422: 418: 414: 404: 368: 365: 351: 328: 311: 295: 280: 262: 261: 260: 259: 240: 237: 234: 231: 228: 225: 222: 219: 216: 213: 197: 193: 189: 184: 174: 163: 136: 126: 121: 106: 90: 87: 84: 81: 78: 75: 72: 69: 64: 60: 56: 53: 50: 47: 33: 31: 27: 23: 19: 1284: 1214: 1210: 1201: 1159: 1155: 1149: 944: 897: 848: 846: 612: 603:pseudolinear 594: 590: 586: 582: 579:quasiconcave 509: 502:are affine. 436: 432: 428: 427:is called a 420: 416: 412: 410: 343: 39: 21: 15: 435:is affine, 1194:References 1074:subject to 777:subject to 506:Properties 425:convex set 36:Definition 1217:: 39–54. 1113:… 1091:≥ 1019:− 984:∈ 825:≥ 808:≤ 727:∈ 484:… 281:∈ 235:… 214:≤ 175:∈ 127:⊂ 85:… 1355:Category 1231:28766871 1184:28885670 962:minimize 713:maximize 272:maximize 1176:0351464 941:Duality 1229:  1182:  1174:  344:where 256:. The 151:. Let 28:. The 1227:S2CID 1180:S2CID 1142:Notes 585:. If 431:. If 423:is a 589:and 366:> 40:Let 1219:doi 1164:doi 975:sup 847:If 597:is 581:on 381:on 103:be 16:In 1357:: 1225:. 1215:27 1213:. 1178:. 1172:MR 1170:. 1160:18 1158:. 937:. 828:0. 605:. 20:, 1261:e 1254:t 1247:v 1233:. 1221:: 1186:. 1166:: 1122:. 1119:m 1116:, 1110:, 1107:1 1104:= 1101:i 1097:, 1094:0 1086:i 1082:u 1063:) 1059:x 1055:( 1052:g 1047:) 1043:x 1039:( 1035:h 1029:T 1024:u 1016:) 1012:x 1008:( 1005:f 994:0 989:S 980:x 965:u 925:1 922:= 919:) 915:y 911:( 908:g 898:g 884:1 881:= 878:) 873:t 870:y 865:( 862:g 859:t 849:g 822:t 814:, 811:1 804:) 799:t 796:y 791:( 787:g 784:t 768:) 763:t 760:y 755:( 751:f 748:t 737:0 732:S 722:t 719:y 678:) 674:x 670:( 667:g 663:1 658:= 655:t 652:; 646:) 642:x 638:( 635:g 631:x 626:= 622:y 595:q 591:g 587:f 583:S 565:) 561:x 557:( 554:g 550:/ 546:) 542:x 538:( 535:f 532:= 529:) 525:x 521:( 518:q 490:m 487:, 481:, 478:1 475:= 472:j 469:, 464:j 460:h 456:, 453:g 450:, 447:f 437:f 433:g 421:S 417:g 413:f 390:S 369:0 363:) 359:x 355:( 352:g 329:, 323:) 319:x 315:( 312:g 307:) 303:x 299:( 296:f 285:S 277:x 244:} 241:m 238:, 232:, 229:1 226:= 223:j 220:, 217:0 211:) 207:x 203:( 198:j 194:h 190:: 185:0 180:S 171:x 167:{ 164:= 160:S 137:n 132:R 122:0 117:S 91:m 88:, 82:, 79:1 76:= 73:j 70:, 65:j 61:h 57:, 54:g 51:, 48:f

Index

mathematical optimization
linear-fractional programming
objective function
real-valued functions
nonlinear program
convex set
quasiconcave
pseudoconcave
pseudolinear
concave program
doi
10.1007/BF02026600
MR
0351464
S2CID
28885670
doi
10.1007/bf01916898
S2CID
28766871
v
t
e
Major subfields of optimization
Convex programming
Fractional programming
Integer programming
Quadratic programming
Nonlinear programming
Stochastic programming

Text is available under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License. Additional terms may apply.