Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1909

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
21.11.2023
Размер:
240.14 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. Н. Супрун, Ю. А. Громов

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Применение методов оптимизации в научных исследованиях»

по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии. Направленность (профиль):Технология разработки информационных систем

Нижний Новгород

2017

2

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. Н. Супрун, Ю. А. Громов

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Применение методов оптимизации в научных исследованиях»

по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии. Направленность (профиль):Технология разработки информационных систем

Нижний Новгород ННГАСУ

2017

3

УДК 681.3 (075)

А. Н. Супрун, Ю. А. Громов / Применение методов оптимизации в научных исследованиях[Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос./А. Н. Супрун, Ю. А. Громов; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2017. - ___ с. 1 электрон.опт.диск (CD-R)

В методических указаниях представлены задания и пояснения к выполнению лабораторных работ, охватывающих основные разделы курса «Применение методов оптимизации в научных исследованиях».

А. Н. Супрун, Ю. А. ГромовННГАСУ. 2017.

4

Введение

Настоящие методические указания ориентированы на работу в сетях персональных ЭВМ под управлением операционной системы Windows с использованием языка программирования VisualBasicи офисных приложений.

В методических указаниях содержатся задания по основным темам курса «Применение методов оптимизации в научных исследованиях», а также методические указания к их выполнению.

Задания по каждой лабораторной работе направлены на закрепление теоретического материала и приобретения навыков использования методов оптимизации для практических целей.

5

Требования к выполнению работ

При подготовке к лабораторной работе студенту необходимо изучить соответствующие разделы лекционного курса. В ходе выполнения каждой лабораторной работы студент должен подготовить письменный отчет, включающий:

номер, тему и цель лабораторной работы;

перечень заданий работы;

входные и выходные данные для каждого задания;

блок-схему программы;

текст программы;

таблицу и графики с результатами вычислений;

общие выводы по результатам лабораторной работы.

6

Лабораторная работа №1

Тема: Методы безусловной оптимизации

Задание: Минимизировать квадратичные функции методом наискорейшего спуска.

Значения для конкретных вариантовпредставлены в таблице 1 заданий к лабораторной работе.

 

 

Варианты заданий

Таблица 1

 

 

 

 

 

f(x) - min

 

1

7x1 2 + 2x1*x2 + 5x2 2 +x1 – 10x2

 

 

 

 

2

3x1 2 - 3x1*x2 + 4x2 2 -2x1 + x2

 

 

 

 

3

x1 2 + 4x1*x2 + 17x2 2 + 5x2

 

 

 

 

4

5x1 2 - 4x1*x2 + 5x2 2 -x1 – x2

 

 

 

 

5

4x1 2 + 4x1*x2 + 6x2 2 -17x1

 

 

 

 

6

2x1 2 - 2x1*x2 + 3x2 2 +x1 – 3x2

 

 

 

 

7

10x1 2 + 3x1*x2 + x2 2 + 10x2

 

 

 

 

8

x1 2 - 2x1*x2 + 6x2 2 +x1 – x2

 

 

 

 

9

4x1 2 + 5x2 2 + 7x3 2 - 2x1*x2 + x1*x3 +x1 – x2 + x3

 

 

 

 

10

3x1 2 + 4x2 2 + 5x3 2 + 2x1*x2 - x1*x3 – 2x2*x3 + x1 -3 x3

 

 

 

7

Лабораторная работа №2

Тема: Линейное программирование

Задание: Решить задачи линейного программирования симплекс-

методом.

Значения для конкретных вариантов представлены в таблице 2 заданий к лабораторной работе.

Варианты заданий

Таблица 2

Целевая функция

Ограничения

 

 

 

 

f(x) = -3x1 + 2x2 – 2x3 + 2x4 –

x1 + x2 – x3 =1

 

x5 - min

- x2 + x3 + x4 =1

1

 

x2 + x3 + x5=2

 

 

x1,…,x5 >=0

 

 

 

 

f(x) = -6x1 - 8x2 - min

2x1 + 5x2 + x3 =20

2

 

12x1 + 6x2 + x4 =72

 

x1,…,x4 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = -x1 -4x4 - min

-x1 -2x2 +2x3 +x4 +5x5=13

 

 

-2x1 + 2x2 + 4x4 + x5=5

3

 

x1 - x2 + x3 - x4 + 2x5=5

 

 

x1,…,x5 >=0

 

 

 

 

f(x) = -34x1 + x2 + 3x3 - 3x4 -

3x1 - 2x2 + 3x3 – 3x4 =9

 

min

x1 + 2x2 - x3 + x4 =0

4

 

-x1 - x2 + 2x3 + x4 =6

 

 

x1,…,x4 >=0

 

 

 

 

f(x) = -x1 + x2 + 2x3 - x4 -

x1 + x2 + x3 + x4 =7

 

min

-3x1 + x2 + 2x3 + x4 =6

5

 

2x1 + x2 + x3 - x4 =2

 

 

x1,…,x4 >=0

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

f(x) = -3x1 + 23 - 2x4 - min

15x1 + 2x2 – 3x3 – 7x4 + x5 =4

 

 

2x1 + x2 + x3 – 2x4 =3

6

 

x3 + 5x4 + 2x5 =7

 

 

x1,…,x5 >=0

 

 

 

 

f(x) = -x2 - min

x1 + x2 >=1

 

 

- x1 + x2>=-1

7

 

2x12x2>=0

 

 

x1 , x2>=0

 

 

 

 

f(x) = 3x1 - 2x2 + x3 - min

3x1 + x2 – 2x3 =2

8

 

4x1 + 3x2 + 2x3 =1

 

x1,…,x3>=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = -2x1 + x2 – x3 + x5 -

-2x2 + x4+ x5 =-3

 

min

x3 -2x4 =2

9

 

x1 + 3x2– x4<=5

 

x1 + x2 >=-3

 

 

 

 

x1,…,x5 >=0

 

 

 

 

f(x) = -8x1 - 2x2 +5x3 -15x4-

-x1 + 3x2 + x3 + 10 x4<=25

 

min

2x1 + x2 + x3 + 5 x4 <=10

10

 

10x1 + 2x2 + 2x3 - 5 x4 <=26

 

 

x1,…,x4>=0

 

 

 

9

Лабораторная работа № 3

Тема: Нелинейное квадратичное программирование

Задание: Решить задачи квадратичного программирования.

Значения для конкретных вариантов представлены в таблице 3 заданий к лабораторной работе.

Варианты заданий

Таблица 3

Целевая функция

Ограничения

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2-10x3 -15x2

2x1 + 3x2 <=13

1

min

2x1 + x2 <=10

 

x1,x2 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2 - 20x1 -30 x2

5x1 + 13x2 <=51

2

min

15x1 + 7x2 <=107

 

x1,x2 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 - 2x1 - x2 min

2x1 + 3x2 <=6

3

 

2x1 + x2 <=4

 

x1,x2 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2 - 10x1 -20 x2

9x1 + 8x2 <=72

4

min

x1 + 2x2 <=10

 

x1,x2 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2 - 10x1 -8 x2

2x1 + 3x2 + x3<=6

5

min

x1,..,x3 >=0

 

 

 

 

f(x) = 3x1 2 + x2 2 + 3x1 -2 x2

x1 + 3x2 + x3 + x4 =16

6

min

3x1 - x2 - x3 + x4 =4

 

x1,…,x4 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2 + x3 2 + x2 -2

x1 + x2 + 2x3 <=6

7

x3 min

3x1+- 2x2 - x3 <=12

 

x1,…,x3>=0

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

f(x) = (x1 +x2 + x3) 2min

x1 + 2x2 + 3x3 <=6

 

 

x1+- x2 <=1

8

 

x1+- x3 <=1

 

 

x1,…,x3 >=0

 

 

 

 

f(x) =x22 + 2x1*x3 – x3 min

x1 + x2 =4

9

 

x2 + x3 =8

 

x1,…,x3 >=0

 

 

 

 

 

 

f(x) = x1 2 + x2 2 – x1 2 - 2x3

x1 - x2 + 2x3 =6

10

min

x1,…,x3 >=0

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]