Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методы Вычислений 3.doc
Скачиваний:
33
Добавлен:
20.05.2015
Размер:
605.7 Кб
Скачать

Метод парабол

Метод золотого сечения надежный, но медленный. Если функция дифференцируема, то можно построить гораздо более быстрые методы, основанные на решении уравнения. Корень этого уравненияявляется точкой минимума, если, и точкой максимума, если.

Допустим, что имеет 1-ю и 2-ю производные. Обратимся к решению уравненияметодом Ньютона (см. [24]):

.

Обычно нулевое приближение можно выбрать графически. Итерационный процесс, определяемый этой формулой, сходится достаточно быстро - квадратично. Сходимость замедляется если , тогда сходимость в малой окрестности экстремума замедляется до линейной.

На практике для 1-й и 2-й производных получаются громоздкие выражения, поэтому их заменяют конечно-разностными аппроксимациями [19a] и [19b]:

или ,

или .

Подставим это в ньютоновский итерационный процесс:

. [25]

Это эквивалентно замене кривой на интерполяционную параболу, построенную по трем точкам . Обычно выбирают вспомогательный шагh~0.1-0.01 при ручных вычислениях с небольшой точностью и h~0.01-0.001 при вычислениях с помощью компьютера (в процессе вычислений длина шага не изменяется!). Формула [24] наиболее часто употребляется в вычислениях.

На практике рекомендуется в процессе вычислений проверять сходится ли процесс к минимуму – 2-я разность (или 2-я производная) в знаменателе [25] должна быть положительной. Если она отрицательна, то итерации сходятся к максимуму, и, значит, надо сделать достаточно большой шаг в обратном направлении.

Вычислив новое приближение, надо проверить, уменьшилась ли функция . Если оказалось, что, то значениенельзя использовать и надо сделать шаг в сторону убывания функции.

Пример. Найти минимум функции на отрезке [0, 3] с точностью 0.1.

Выберем t1 = 0.5, h = 0.1. Тогда

,

,

.

Поскольку , то минимумtmin=1.0 с заданной точностью найден.

содержание