Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2793.Методы оптимизации..pdf
Скачиваний:
175
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
33.68 Mб
Скачать

имеющей четыре точки минимума. Для испытания алгоритмов используют также унимодальную функцию Пауэлла

f(x ) = (xi+10x2)2 + 5(хз4)2 + (х2- 2х3)4+ 10(х1 - х 4)4, (5.34)

достигающую минимума в точке х* (0, 0, 0, 0).

Вопросы и задачи

5.1.Покажите, что функция Розенброка (5.32) и функция Пауэлла (5.34) являются унимодальными.

5.2.Решите задачу

—х2 х2 + Х\Х2 xi + 2x2 -> min,

выбрав начальную точку (0, 0). Используйте алгоритмы мето­ да сопряженных направлений и метода Давидона — Флетче­ ра — Пауэлла. Покажите, что реализуемые алгоритмы приво­ дят к одной и той же траектории поиска точки минимума, если в алгоритме ДФП-метода направление спуска из начальной точки совпадает с направлением антиградиента. Графически проиллюстрируйте полученные результаты.

5.3. Решите задачу

/(х 1,хг) = Юх2 - 4X IX2 + 7х2 - 4\/5(5xi + хг) - 16 ->• min,

выбрав в качестве начальной точку ®° = (0, —\/5).

Найдите уравнение линии уровня целевой функции, прохо­ дящей через точку х°. Ортогональным преобразованием при­ ведите найденное уравнение к каноническому виду и постройте линию уровня в исходной системе координат.

Проведите поиск минимума целевой функции из заданной начальной точки с точностью е = 0,01, применяя алгоритмы ме­ тода градиентного спуска, метода сопряженных направлений, метода Ньютона и метода Давидона — Флетчера — Пауэлла.

Сравните полученные результаты по количеству итераций, не­ обходимых для достижения заданной точности, дайте графиче­ скую иллюстрацию процесса поиска точки минимума. Перечи­ слите методы, гарантированно приводящие к точке минимума целевой функции за конечное число шагов при удачно выбран­ ной начальной точке. Является ли таковой точка (0, —л/5) ?

5.4. Решите задачу

х\ + 2x1 + ех*+х* m i n?

выбрав в качестве начальной точку (1 , 0) и параметр точности поиска = 1(Г3. Проведите сравнительный анализ различных методов первого и второго порядков, дайте графическую ил­ люстрацию полученных результатов.

5.5. Решите задачу

102 - Х2 )2 + (х\ - I)2 -> min,

выбрав в качестве начальной точку (—1 , 1 ) и параметр точ­ ности поиска е = 10“ 3. Для решения задачи используйте метод Ньютона и его модификации, метод сопряженных направлений, один из квазиньютоновских методов. В алгоритмах, включа­ ющих одномерную минимизацию для выбора шага исчерпы­ вающего спуска, используйте различные методы одномерной минимизации: дихотомии, золотого сечения, квадратичной и кубической интерполяции. Установите, какой из использован­ ных алгоритмов самый эффективный по количеству итераций. Дайте графическую иллюстрацию полученных результатов.