卷积二重积分的优化求解技术问询
我最近在求解下面这个带概率约束的二重积分最小化问题,尝试用傅里叶变换推进,但一直没找到突破口,想跟大家聊聊我的思路和卡点:
原优化问题:
$$\min_{\pi: \int \pi(x)=1} \int^{a}{-a} \int^a{-a} \exp(-(x-y)^2) \pi(x)\pi(y) ;dx;dy $$
首先我把原问题做了转化,将概率密度函数$\pi$扩展到整个实数域,引入带紧支撑的$\pi'$(满足$\pi'(x)=0$当$|x|>a$),这样问题转化为:
$$\min_{\pi': \int \pi'(x)=1, ;\pi'(x)=0;\forall |x|>a} \int^{\infty}{-\infty} \int^\infty{-\infty} \exp(-(x-y)^2) \pi'(x)\pi'(y) ;dx;dy $$
接下来我尝试用傅里叶变换来改写目标函数,根据卷积的傅里叶性质,我推导出等价的频域形式:
$$\min_{\pi': \hat{\pi}'(0)=1,???} \int^{\infty}_{-\infty} \sqrt{\pi} e{-\pi2k2}|\hat{\pi}'(k)|2 ;dk $$
这里我的卡点是:原问题里$\pi'$的紧支撑约束(仅在$[-a,a]$非零),怎么转化为傅里叶域$\hat{\pi}'(k)$的约束?
另外从直觉上,我觉得如果让$\hat{\pi}'(k)$只在$k=0$处取1、其余点取0,可能能让积分最小,但不确定这个想法是否符合约束条件,也不知道怎么严谨推导。
有没有大佬能帮忙梳理下紧支撑条件的傅里叶域对应形式,或者给我一些求解这个优化问题的方向呀?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者李凌志

