44. Постановка задачі квадратичного програмування та її математична модель.

До задач квадратичного програмування належать задачі, які мають лінійні обмеження, а функціонал являє собою суму лінійної і квадратичної функцій:

Квадратична функція n змінних називається квадратичною формою і може бути подана у вигляді:

,

де , , ,

причому матриця С завжди симетрична, тобто для всіх .

44. Градієнтні методи розв’язання задач нелінійного програмування та їх класифікація.

Градієнтні методи належать до наближених методів розв’язування задач нелінійного програмування і дають лише пев­не наближення до екстремуму, причому за збільшення обсягу обчислень можна досягти результату з наперед заданою точністю, але в цьому разі є можливість знаходити лише локальні екстремуми цільової функції. Зауважимо, що такі методи можуть бути застосовані лише до тих типів задач нелінійного програмування, де цільова функція і обмеження є диференційовними хоча б один раз. градієнтні методи дають змогу знаходити точки глобального екстремуму тільки для задач опуклого програмування, де локальний і глобальний екстремуми збігаються.

В основі градієнтних методів лежить основна властивість градієнта диференційовної функції — визначати напрям найшвидшого зростання цієї функції. Ідея методу полягає у переході від однієї точки до іншої в напрямку градієнта з деяким наперед заданим кроком.

Градієнтні методи поділяються на дві групи:

До першої групи відносяться методи , при використанні яких досліджувані точки не виходять за межі області допустимих розв’язків задачі . Найбільш поширеним з таких методів являється метод Франка – Вулфа .

До другої групи відносяться методи , при використанні яких досліджуємі точки можуть як належити , так і не належити області допустимих розв’язків .Однак в результаті реалізації ітераціонного процесу находиться точка області допустимих розв’язків , оприділяюча прийнятне розв’язання . Із цих методів найбільш часто використовується метод штрафних функцій або метод Ерроу—Гурвіца .

44. Метод Франка-Вульфа. Алгоритм розв’язування задачі нелінійного програмування.

Метод Франка — Вульфа – один з градієнтних методів розв’язання задач нелінійного програмування, процедура якого передбачає визначення оптимального плану задачі шляхом перебору розв’язків, які є допустимими планами задачі.

Нехай необхідно відшукати

за лінійних обмежень: ;

Допустимо, що Х₀ — початкова точка, що належить множині допустимих планів даної задачі. В деякому околі цієї точки нелінійну цільову функцію замінюють лінійною і потім розв’язують задачу лінійного програмування. Нехай розв’язок лінійної задачі дав значення цільової функції F₀, тоді з точки Х₀ в напрямку F₀ необхідно рухатись доти, поки не припиниться зростання цільової функції. Тобто у зазначеному напрямку вибирають наступну точку Х₁, цільова функція знову замінюється на лінійну, і знову розв’язується задача лінійного програмування.

Знаходимо послідовність точок , які поступово наближаються до оптимального плану початкової задачі. Ітераційний процес повторюється до того моменту, поки значення градієнта цільової функції не стане рівним нулю або виконуватиметься умова , де — досить мале число, яке означає потрібну точність обчислень.