
- •А.В. Аттетков, С.В. Галкин, В.С. Зарубин
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •Задания для самопроверки
- •ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- •Буквы латинского алфавита
- •Буквы греческого алфавита
- •1. ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Некоторые простые примеры
- •1.3. Задачи оптимального проектирования
- •1.4. Задачи оптимального планирования
- •1.5. Классы задач оптимизации
- •Вопросы и задачи
- •2. МЕТОДЫ ОДНОМЕРНОЙ МИНИМИЗАЦИИ
- •2.1. Предварительные замечания
- •2.3. Оптимальный пассивный поиск
- •2.4. Методы последовательного поиска
- •2.5. Сравнение методов последовательного поиска
- •2.6. Методы полиномиальной аппроксимации
- •2.7. Методы с использованием производных
- •Вопросы и задачи
- •3. МИНИМИЗАЦИЯ ВЫПУКЛЫХ ФУНКЦИЙ
- •3.2. Выпуклые функции
- •3.4. Условия минимума выпуклых функций
- •3.5. Сильно выпуклые функции
- •ф{t) = (grad/(а; + th), h)
- •3.6. Примеры минимизации квадратичных функций
- •3.7. Минимизация позиномов
- •Qj = '%2aijci = Q> J = !.*»•
- •Вопросы и задачи
- •4. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ БЕЗУСЛОВНОЙ МИНИМИЗАЦИИ
- •4.1. Релаксационная последовательность
- •4.2. Методы спуска
- •4.4. Минимизация квадратичной функции
- •4.5. Сопряженные направления спуска
- •5. АЛГОРИТМЫ МЕТОДОВ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОРЯДКОВ
- •|iufc|
- •5.3. Метод Ньютона
- •5.4. Модификации метода Ньютона
- •5.5. Квазиньютоновские методы
- •Вопросы и задачи
- •6. АЛГОРИТМЫ ПРЯМОГО ПОИСКА
- •6.1. Особенности прямого поиска минимума
- •6.2. Использование регулярного симплекса
- •6.4. Циклический покоординатный спуск
- •6.5. Метод Хука — Дживса
- •Щ + bjej,
- •6.6. Методы Розенброка и Пауэлла
- •Вопросы и задачи
- •7. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •7.2. Минимизация при ограничениях типа равенства
- •7.4. Седловая точка функции Лагранжа
- •7.5. Двойственная функция
- •7.6. Геометрическое программирование
- •Вопросы и задачи
- •8. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ НЕЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •8.1. Метод условного градиента
- •8.2. Использование приведенного градиента
- •8.5. Метод проекции антиградиента
- •СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- •ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •Математика в техническом университете Выпуск XIV
- •Аттетков Александр Владимирович Галкин Сергей Владимирович Зарубин Владимир Степанович
- •МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие |
|
5 |
||
Основные обозначения |
11 |
|||
1. |
Задачи оптимизации |
15 |
||
|
1.1. |
О сн овны е понятия |
16 |
|
|
1.2. |
Н ек оторы е п р осты е прим еры |
17 |
|
|
1.3. |
Задачи оп ти м ал ьн ого п роек ти рован и я |
23 |
|
|
1.4. |
Задачи оп ти м ал ьн ого планирования |
37 |
|
|
1.5. |
К л ассы задач оптим изации |
42 |
|
|
|
В оп р осы |
и задачи |
48 |
2. |
Методы одномерной минимизации |
50 |
||
|
2.1. |
П редварительны е замечания |
50 |
|
|
2.2. |
П ассивны й и последовательны й пои ск |
53 |
|
|
2.3. |
О птим альны й пассивны й пои ск |
58 |
|
|
2.4. |
М етод ы |
п осл едовател ьн ого п ои ска |
61 |
|
2.5. |
Сравнение м етод ов посл едовател ьн ого п ои ска |
71 |
|
|
2.6. |
М етод ы полиномиальной аппроксимации |
75 |
|
|
2.7. |
М етод ы |
с использованием п рои звод н ы х |
81 |
|
|
В оп р осы |
и задачи |
93 |
3. |
Минимизация выпуклых функций |
95 |
||
|
3.1. |
В ы пуклы е м н ож ества |
95 |
|
|
3.2. |
В ы пуклы е ф ункции |
106 |
|
|
3.3. |
Д иф ф еренцируем ы е вы пуклы е ф ункции |
116 |
|
|
3.4. |
Условия м инимум а вы пуклы х ф ункций |
126 |
|
|
3.5. |
Сильно вы пуклы е ф ункции |
132 |
|
|
3.6. |
П рим еры минимизации к вад рати чн ы х ф ункций |
142 |
|
|
3.7. |
М инимизация позин ом ов . |
148 |
|
|
|
В оп р осы |
и задачи |
160 |
4. Численные методы безусловной минимизации |
163 |
|
4.1. |
Релаксационная п осл едовател ьн ость |
164 |
4.2. |
М етод ы сп уск а |
171 |
4.3. |
М етод гр а д и ен тн ого сп уск а |
178 |
4.4. |
М инимизация к вад рати чн ой ф ункции |
190 |
4.5. |
С опряж енны е направления сп уск а |
199 |
|
В оп р осы и задачи |
209 |
5. Алгоритмы методов первого я второго порядков |
211 |
|
5.1. |
А л гор и тм ы м етод а гр а д и ен тн ого сп уск а |
211 |
5.2. |
М етод сопряж енны х направлений |
219 |
5.3. |
М етод Н ью тон а |
229 |
5.4. |
М одиф икации м етод а Н ью тон а |
236 |
5.5. |
К вази н ы отон овск и е м етод ы |
241 |
|
В оп р осы и задачи |
254 |
6. Алгоритмы прямого поиска |
256 |
||
6.1. |
О соб ен н ости п р я м ого п ои ска м инимум а . |
257 |
|
6.2. |
И спользование регул я р н ого симплекса . |
259 |
|
6.3. |
П ои ск при пом ощ и н ерегул ярн ого симплекса |
269 |
|
6.4. |
Ц иклический покоорди н атн ы й спуск |
281 |
|
6.5. |
М етод Х у к а — Д ж ивса |
285 |
|
6.6. |
М етод ы |
Р озен бр ок а и Пауэлла |
292 |
|
В оп р осы |
и задачи |
298 |
7. Аналитические методы нелинейного программиро |
|
|
вания |
301 |
|
7.1. |
М инимизация целевой ф ункции на заданном м н ож естве |
301 |
7.2. |
М инимизация при ограничениях ти п а р авен ства . |
306 |
7.3. |
О бщ ая задача нелинейного п рограм м ирован ия |
310 |
7.4. |
Седловая т о ч к а ф ункции Л агран ж а |
318 |
7.5. |
Д войственная ф ункция |
321 |
7.6. |
Г еом етр и ч еск ое п рограм м и рован и е |
326 |
|
В оп р осы и задачи |
335 |
____________________________________________________________т
8. Численные методы нелинейного программирования 337
8.1. |
М етод усл овн ого гради ен та |
337 |
8.2. |
И спользование приведенного гр ади ен та |
345 |
8.3. |
П роекти рован ие точ к и на м н ож ество |
356 |
8.4. |
М етод проекции точ к и на м н ож ество |
362 |
8.5. |
М етод проекции ан ти гради ен та |
369 |
8.6. |
Д руги е м етод ы п роек ти рован и я |
389 |
8.7. |
М етод возм ож н ы х направлении . |
393 |
8.8. |
М етод ы последовательной безусловной минимизации |
409 |
Д .8.1. |
Н ек оторы е прием ы обращ ения м атриц ы |
421 |
|
В оп р осы и задачи |
425 |
Список рекомендуемой литературы |
428 |
|
Предметный указатель |
433 |
Учебное издание
Математика в техническом университете Выпуск XIV
Аттетков Александр Владимирович Галкин Сергей Владимирович Зарубин Владимир Степанович
МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ
Редактор Н .Г . К ова л евск а я Художник С . С . В одч и ц Корректор Е .В . А ва л о в а
Оригинал-макет подготовлен
вИздательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством А . Н . К а н а т н и к ов а
Подписано в печать 19.05.2003. Формат 60x88 1/16 Печать офсетная. Бумага офсетная Уел. печ. л. 27,5. Уч.-изд. л. 25,86
Тираж 3000 экз. Заказ № 2186
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5
Отпечатано во ФГУП ИПК «Ульяновский Дом печати» 432980, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14
ISBN 5 -7 0 3 8 -1 7 7 0 -6
9 785703 81 770^