Скачиваний:
13
Добавлен:
18.07.2023
Размер:
3 Mб
Скачать

31

29

f (x) x 4

2

,

x [0;9],

0,1,

x0

0

Равномерны

Средней точки

 

 

 

 

 

й поиск,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пауэлла

 

30

f (x) x 4

2

,

x [0;9],

0,1,

x0

0

Дихотомии,

Ньютона

 

 

 

 

 

Пауэлла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

Приложение Б Варианты заданий к лабораторной работе №2 «Минимизация функции нескольких переменных»

Вариант

 

 

 

 

Задача

 

 

 

 

 

 

 

 

Метод

Градиентный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прямого

метод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поиска

 

1

f (x , x

2

) 4(x

5)2

 

(x

2

 

6)2

;

 

 

x0 [0,0];

Гаусса

Коши

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f (x , x

2

) 2(x

4)2

(x

2

 

6)2

;

 

 

x0 [0,0];

Хука-Дживса

Коши

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

f (x , x

2

) 2(x

5)2

 

(x

2

 

6)2

;

 

 

x0 [0,0];

Гаусса

Градиентный

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

f (x , x

2

) 2(x

7)2

(x

2

6)2

;

 

 

x0 [0,0];

Хука-Дживса

Ньютона

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

f (x , x

2

) 3(x

5)2

 

(x

2

 

4)2

;

 

 

x0 [0,0];

Симплексный

Градиентный

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1; 0,5 0,1, L 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

f (x , x

2

) 2(x

7)2

(x

2

6)2

;

 

 

 

x0 [1,2];

Симплексный

Коши

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ; L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

f (x1

, x2 ) 2(x1

4)

2

 

(x2

 

6)

2

; x

0

 

[7,7];

Гаусса

Ньютона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

f (x1

, x2 ) 3(x1

5)

2

 

(x2

 

4)

2

; x

0

[1,1] ;

Хука-Дживса

Градиентный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

x [2,2];

2 ; 0,1; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

f (x , x

2

) 2(x

4)2

(x

2

 

6)2

;

 

 

 

x0 [0,1];

Симплексный

Ньютона

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ; L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

f (x , x ) 4(x

3)2

(x

 

6)2 ;

 

 

 

x0 [0,0];

Гаусса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

f (x , x ) 2(x

2)2

(x

 

 

6)2 ;

 

 

 

x0 [0,0];

Хука-Дживса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

 

 

4)2 ;

 

 

 

x0 [0,0];

Гаусса

Градиентный

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

f (x , x

 

) 2(x

1)2 (x

 

6)2 ;

 

 

 

x0 [0,0];

Хука-Дживса

Ньютона

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

f (x , x

 

) 3(x

5)2 (x

 

9)2 ;

 

 

 

x0 [0,4];

Симплексный

Градиентный

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1; 0,5 0,1, L 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

f (x , x ) 2(x

3)2

(x

 

4)2 ;

 

 

 

 

x0 [1,2];

Симплексный

Коши

 

1

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ;

L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

f (x1, x2 ) 2(x1

7)

2

(x2

1)

2

; x

0

 

[0, 7];

Гаусса

Ньютона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

f (x1, x2 ) 3(x1

3)

2

(x2

5)

2

;

x

0

 

[1,1] ;

Хука-Дживса

Градиентный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

x [2,2];

2 ; 0,1; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

7)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [0,1];

Симплексный

Ньютона

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ;

L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

f (x , x ) 4(x

4)2

(x

4)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [1,2];

Гаусса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

f (x , x ) 2(x

4)2

(x

3)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [1,0];

Хука-Дживса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

f (x , x ) 2(x

9)2

(x

8)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [3,3];

Гаусса

Градиентный

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

7)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [2,3] ;

Хука-Дживса

Ньютона

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

f (x , x ) 3(x

5)2

(x

5)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [1,2];

Симплексный

Градиентный

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1;

0,5 0,1, L 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

f (x , x ) 2(x

4)2

(x

5)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [0,1];

Симплексный

Коши

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ;

L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

f (x1, x2 ) 2(x1

4)

2

(x2

4)

2

; x

0

 

[0,0];

Гаусса

Ньютона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

f (x1, x2 ) 3(x1

2)

2

(x2

4)

2

;

x

0

[0,1];

Хука-Дживса

Градиентный

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

x [2,2];

2 ; 0,1; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

7)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [2,1];

Симплексный

Ньютона

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 ;

L 1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

f (x , x ) 4(x

4)2

(x

7)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [0,4];

Гаусса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

4)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [1,1] ;

Хука-Дживса

Коши

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [2,2]; 2 ; 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

f (x , x ) 2(x

7)2

(x

5)2 ;

 

 

 

 

 

 

x0 [0,2];

Гаусса

Градиентный

 

1

2

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуск

 

0,1;

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

Приложение В. Варианты заданий к лабораторной работа №3 «Условная

оптимизация». Транспортная задача

Вариант

Объем производства в пункте

Величина спроса в пункте

 

Омск

Новосибирск

Томск

Нижний

Пермь

Краснодар

 

 

 

 

Новгород

 

 

1

1000

2000

1200

2000

1100

1100

2

1500

1000

800

2000

900

400

3

1400

700

1000

900

800

1400

4

1300

1200

1100

1000

1500

1100

5

700

600

500

1000

200

60

6

1400

1700

1600

2000

1000

1700

7

1300

1700

1600

1900

1000

1700

8

1400

1800

1600

2000

1800

1700

9

2000

1700

1600

2000

1000

2300

10

1000

1700

1600

1600

1000

1700

11

1000

1200

1600

1600

1000

1200

12

1500

1700

1600

2100

1000

1700

13

1000

1700

1600

1600

1000

1700

14

700

1700

1600

1600

1000

1400

15

1000

2000

1600

1600

1300

1700

16

2000

1100

1100

1000

2000

1200

17

2000

900

400

1500

1000

800

18

900

800

1400

1400

700

1000

19

1000

1500

1100

1300

1200

1100

20

1000

200

60

700

600

500

21

2000

1000

1700

1400

1700

1600

22

1900

1000

1700

1300

1700

1600

23

2000

1800

1700

1400

1800

1600

24

2000

1000

2300

2000

1700

1600

25

1600

1000

1700

1000

1700

1600

26

1600

1000

1200

1000

1200

1600

27

2100

1000

1700

1500

1700

1600

28

1600

1000

1700

1000

1700

1600

29

1600

1000

1400

700

1700

1600

30

1600

1300

1700

1000

2000

1600

35

36

Приложение Г. Примеры отчетов по лабораторным работам по дисциплине «Исследование операций и методы оптимизации»

Примеры отчетов по лабораторной работе №1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет систем управления (ФДО)

Кафедра автоматизированных систем (АСУ)

Минимизация функции одной переменной

Отчет по лабораторной работе № 1 по дисциплине «Исследование операций и методы оптимизации»

Выполнил: Студент гр.____

И.О. Фамилия « »__________2017 г.

Руководитель: И.О. Фамилия руководителя « »__________2017 г.

2017

37

Вариант 1

Задание

1.В соответствии с вашим вариантом постройте график функции.

2.Напишите программу определения минимума функции с использованием методов прямого поиска (см. вариант).

3.Напишите программу определения минимума функции с использованием методов с применением производных.

4.Для каждого метода выполните две итерации вручную.

5.Сравните методы по числу итераций.

Для выполнения задания могут быть использованы пакеты (Excel, MathCad),

языки программирования (С++, Pascal и др.).

Функция: f (x) x 2 2 , интервал [0;10], точность =0,1.

Методы: равномерный поиск, Пауэлла, средней точки.

Построим график функции с помощью Excel (рис.1.1).

Рис.1.1 График функции f (x) x 2 2 на интервале [0;10]

Для построения графика один столбец заполним значениями аргументов (от 0

до 10 с шагом 0,5):

[H1]=0

[H2]=H1+0,5

38

[H21]=H20+0,5

В следующий столбец запишем значения функции в данных точках:

[I1]=(H1-2)^2

[I21] =(H21-2)^2

Далее выделяем значения в двух столбцах и выбираем в главном меню

«Вставка»-«Диаграммы»-«Точечная с прямыми отрезками».

Из рисунка 1.1 видно, что минимум функции находится в точке x=2.

Решим данную задачу с помощью макроса Excel.

Код метода равномерного поиска (для 20 точек) представлен на рис.1.2.

Рис. 1.2 Код метода равномерного поиска

Результат работы макроса представлен на рис.1.3.

39

Рис.1.3 Результат программы

Выполним две итерации вручную.

1 итерация. i=0. Значение аргумента равно:

x a i

b a

 

0 0

10 0

0 .

N 1

21

 

 

 

Значение функции в этой точке: f (0) (0 2)2 4.

2 итерация. i=i+1=1. Значение аргумента равно:

x a i

b a

 

0 1

10 0

0, 48 .

N 1

21

 

 

 

Значение функции в этой точке: f (0, 48) (0, 48 2)2 2,32 .

Полученное значение функции меньше, чем значение на предыдущей итерации, поэтому xmin 0, 48 .

Код метода Пауэлла (для x 1,5 ) представлен на рис. 1.4.

Результат работы макроса представлен на рис.1.5.

40

Рис.1.4 Код метода Пауэлла

Соседние файлы в папке Лабы