Supondo que S(x*) caia fora do cone das direções viáveis, então haveria umadireção d tal que d T S(x*) < 0, d T g(x*) 0 e d T h(x*) = 0, isto é, existiria um pontomelhor que x*, como ilustra a figura abaixo.• Condição necessária <strong>de</strong> segunda or<strong>de</strong>m <strong>de</strong> KKT:Para que x* seja um mínimo local do problema com restrições, com S(x), g(x), e h(x)duas vezes diferenciáveis em x*, é necessário que:a condição <strong>de</strong> primeira or<strong>de</strong>m <strong>de</strong> KKT seja satisfeita e, que a matriz Hessiana da função <strong>de</strong>Lagrange, L(x*, *, *), seja positiva semi<strong>de</strong>finida para todo vetor não nulo d tal que: 2 xd T h i (x*) = 0 , i = 1, 2, ..., md T g j (x*) = 0 para as g j (x*) ativasisto é, d T 2 x L(x*, *, *) d 0.• Condição suficiente <strong>de</strong> KKT:Para que x* seja um mínimo local do problema com restrições, com S(x), g(x), e h(x)duas vezes diferenciáveis em x*, é suficiente que:a condição <strong>de</strong> primeira or<strong>de</strong>m <strong>de</strong> KKT seja satisfeita e, que a matriz Hessiana da função <strong>de</strong>Lagrange, 2 xL(x*, *, *), seja positiva <strong>de</strong>finida para todo vetor não nulo d tal que:d T h i (x*) = 0 , i = 1, 2, ..., m16
d T g j (x*) = 0 para as g j (x*) ativas {g j (x*) = 0 e j * > 0}d T g j (x*) 0 para as g j (x*) inativas {g j (x*) < 0 e j * = 0}isto é, d T 2 x L(x*, *, *) d > 0.A positivida<strong>de</strong> da matriz Hessiana com restrição, isto é:d T 2 L(x*, *, *) d > 0 d {d / d T h i (x*) = 0, d T xg j (x*) = 0, d 0}é garantida se todas as raízes do polinômio característicop ( )2xTI MLM0 0forem positivas, on<strong>de</strong> M é a matriz formada pelos gradientes <strong>de</strong> h(x*) e g(x*) ativas, isto é, amatriz tal que d T M = 0, com m+p a < n e com posto completo (p a é o número <strong>de</strong> restrições gativas). O mesmo critério se aplica para semipositivida<strong>de</strong>, negativida<strong>de</strong> e seminegativida<strong>de</strong>,com os respectivos sinais das raízes.Uma maneira <strong>de</strong> resolver o problema <strong>de</strong> valor característico acima é usando a<strong>de</strong>composição <strong>de</strong>composição QR (ou <strong>de</strong>composição ortogonal-triangular, ou <strong>de</strong>composição<strong>de</strong> Househol<strong>de</strong>r) da matriz M (= Q R) para obter a matriz <strong>de</strong> projeção, Z T , do vetor d no subespaçonulo <strong>de</strong> M, isto é, d T M = 0, ou então a <strong>de</strong>composição em valores singulares da matrizM T (= U S V H ). A matriz Z é formada pelas últimas w colunas <strong>de</strong> Q, ou ainda pelas últimas wcolunas <strong>de</strong> V, on<strong>de</strong> w é a dimensão do espaço nulo (número <strong>de</strong> valores singulares nulos, ounúmero <strong>de</strong> linhas nulas da matriz R):Z i,j = Q i,j = V i,j i = 1,2,..., n , j = m+p a w+1,...,m+p aon<strong>de</strong> Q H RM = (Q é uma matriz unitária e Q 1 = Q H é a transposta conjugada)0Uma vez encontrada a matriz Z, obtém-se os valores característicos da matriz Hessianaprojetada neste sub-espaço: Z T 2 x L Z.Exemplo 6: Verificar as condições necessárias e suficientes para o seguinte problema (Edgar& Himmelblau, 1988 , pg. 314):min S(x) = (x 1 1) 2 +2x 22sujeito a: g 1 (x) = x 1 x 2 / 4 0Exemplo 7: Verificar as condições necessárias e suficientes para o problema com a mesmafunção objetivo do exemplo 2.4, mas usando a seguinte restrição:17