
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