Determinant maximization provides an elegant generalization of problems in many areas, including convex geometry, statistics, machine learning, fair allocation of goods, and network design. In an instance of the determinant maximization problem, we are given a collection of vectors $v_1,\ldots, v_n \in \mathbb{R}^d$, and the goal is to pick a subset $S\subseteq [n]$ of given vectors to maximize the determinant of the matrix $\sum_{i \in S} v_iv_i^\top$, where the picked set of vectors $S$ must satisfy some combinatorial constraint such as cardinality constraint ($|S| \leq k$) or matroid constraint ($S$ is a basis of a matroid defined on $[n]$). In this work, we give a combinatorial algorithm for the determinant maximization problem under a matroid constraint that achieves $O(d^{O(d)})$-approximation for any matroid of rank $r\geq d$. This complements the recent result of~\cite{BrownLPST22} that achieves a similar bound for matroids of rank $r\leq d$, relying on a geometric interpretation of the determinant. Our result matches the best-known estimation algorithms~\cite{madan2020maximizing} for the problem, which could estimate the objective value but could not give an approximate solution with a similar guarantee. Our work follows the framework developed by~\cite{BrownLPST22} of using matroid intersection based algorithms for determinant maximization. To overcome the lack of a simple geometric interpretation of the objective when $r \geq d$, our approach combines ideas from combinatorial optimization with algebraic properties of the determinant. We also critically use the properties of a convex programming relaxation of the problem introduced by~\cite{madan2020maximizing}.


翻译:确定性最大化可以对许多领域的问题进行优雅的概括化, 包括 convex 的几何、 统计、 机器学习、 公平分配货物和网络设计。 在决定性最大化问题的例子中, 我们得到的是矢量 $v_ 1,\ldots, v_ n\ in\ mathbb{R ⁇ d$, 目标是在给定矢量的子子S\ subseteq [n] 中选择 $\ subseqeq [n], 以尽可能扩大矩阵的决定因素 $\ sum_ i20 (d) v_iv_ i ⁇ top$, 选择的矢量 $S$ 必须满足某种组合性约束, 如基量限制 (\\\\\\\\\\\\\\leqk k$) 或配方约束(Sn_n_ sildqrqrmax) 。 在此情况下, 我们的确定性标量值的数值值 也可以通过直值 IM 的直径解 的直径解 。

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