Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2793.Методы оптимизации..pdf
Скачиваний:
176
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
33.68 Mб
Скачать

Рис. 6.24

Рис. 6.25

функции, не являющейся квадратичной, дополнительная итера­ ция гарантирует линейную независимость векторов, определя­ ющих направление спуска на каждом fc-м шаге поиска.

Вопросы и задачи

6.1.Перечислите методы прямого поиска, выделите те из них, в которых поиск точки минимума целевой функции про­ водится в соответствии с рекуррентным соотношением (6.8). Объясните, почему при построении алгоритмов таких мето­ дов направления поиска должны быть линейно независимыми. Графически проиллюстрируйте на примере решения двумерной задачи минимизации возможные подходы к построению таких направлений поиска.

6.2.В задаче

/(х 1,ггг) = ll^ i + 60:1X2 + 3^2 2\/l0(xi — ЗХ2) — 22 -» min,

выбрав в качестве начальной точку х° = (\/10, 0), найдите уравнение линии уровня целевой функции, проходящей через точку х°. При помощи ортогонального преобразования при­ ведите уравнение, описывающее эту линию уровня, к кано­ ническому виду и постройте эту кривую в исходной системе координат.

6.3. Проведите поиск минимума целевой функции в зада­ че 6.2 из заданной начальной точки х° с точностью е = 0,01 методами поиска при помощи регулярного и нерегулярного симплексов, циклического покоординатного спуска, методами Хука — Дживса, Розенброка и Пауэлла. Оптимизируйте про­ цесс поиска при реализации алгоритма метода Нелдера — Ми­ да путем изменения параметров алгоритма: выбора способа построения исходного симплекса и его размеров, коэффици­ ентов отражения, растяжения, сжатия и редукции симплекса; при реализации алгоритма метода Хука — Дживса изменени­ ем вектора перемещений и коэффициента дробления шага на этапе исследующего поиска, а также подбором ускоряющего множителя на этапе спуска. Проведите сравнительный анализ результатов, дайте их графическую интерпретацию. Перечи­ слите методы, гарантированно приводящие к минимуму целе­ вой функции за конечное число шагов поиска.

6.4. Решите задачу

f(x 1,ж2) = Ю(ж? - х2 )2 + {xi - I)2 -» min,

выбрав в качестве начальной точку ж0 = (—1, 1) и задав значе­ ние параметра точности поиска е = 10“ 3. Примените методы циклического покоординатного спуска, Розенброка и Пауэлла. Оптимизируйте процесс поиска точки (1,1) минимума целевой функции, используя различные алгоритмы одномерной мини­ мизации на каждом шаге покоординатного спуска: дихотомии, золотого сечения, квадратичной и кубической интерполяции.

Проведите сравнительный анализ алгоритмов по числу N ша­ гов поиска. Дайте графическую интерпретацию полученных результатов.

6.5. Используя методы прямого поиска, минимизируйте функцию Розенброка

/ ( 1 1 ,3:2) = 100(я2 - Х 2 ) 2 + {xi - I)2

с точностью е = 10-3 , выбрав начальную точку яз° = (—1, 1). Установите, какие из примененных алгоритмов не позволяют при заданной точности поиска получить точку минимума (1, 1) вследствие преждевременного окончания процесса поиска.

6.6. Используя различные модификации метода Хука — Дживса, минимизируйте функцию Химмельблау

f{x 1 ,х2) = (я2 + Х 2 - П )2 + (Я1 + х\ - 7)2

с точностью е

= 10“ 3, выбирая различные начальные точки:

а) (5, 5); б) (5,

-5 ); в) (0, 0); г) (-5 , -5 ); д) (5, 0). Оптимизи­

руйте процесс поиска путем изменения параметров алгоритма. Дайте графическую иллюстрацию полученных результатов.

6.7. Минимизируйте функцию Пауэлла

/(Ж1,£2)2?з ,3?4) =

= (xi 4- Юяг)2 + 5(яз - Я4)2 + 2 - 2хз)4+ 10(xi - Я4)4,

выбрав параметр точности поиска е = 10-3 и начальную точ­ ку х° = (3, —1, 0, 1). Для этого используйте метод Нелдера — Мида, оптимизируя процесс поиска подбором параметров ал­ горитма. Установите, можно ли получить точку минимума х * = (0, 0, 0, 0) целевой функции, используя поиск с помощью регулярного симплекса.