任意范数下单位球边界点的法锥求解问题
任意范数下单位球边界点的法锥求解问题
最近我卡在一个问题上,最后需要搞清楚任意范数下单位球 $B = \left{ x \in \mathbb{R}^n : \lVert x \rVert \leq 1 \right}$(这里 $\lVert \cdot \rVert$ 是任意范数)在边界点 $\partial B$ 处的法锥是什么。
先回忆一下,$\mathbb{R}^n$ 中闭凸集 $C$ 在点 $x$ 处的法锥定义是:
$$N_C(x) = \left{ y \in \mathbb{R}^n : \langle y,z-x \rangle \leq 0 \ \forall z \in C \right}.$$
我已经算出了 $n=1$ 的情况,这时候可以把 $B$ 看作 $[-1,1]$,如果没算错的话,结果是:
$$N_B(x) = \begin{cases}
[0,+\infty), & \ \text{if} \ x=1, \
(-\infty,0], & \ \text{if} \ x=-1.\end{cases}$$
直觉上我觉得边界点处的法锥应该总是一个半空间,但不知道怎么在更一般的情形下验证这个结论,我的直觉对吗?如果不对的话,正确的结果是什么?任何帮助、提示或者参考资料都很感激。
补充说明:其实当范数在该点可微的时候,我已经能看出法锥是一条直线了(比如用Rockafellar《Convex Analysis》里的定理23.7),所以问题其实出在范数不可微的点上。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Raul Fernandes Horta




