Нелинейное программирование. Нурминский Е.А. - 21 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

то можно выбрать так, чтобы
В частности, выбрав для определенности положительный корень для
получим
Полезность сопряженных систем для оптмизации связана с тем, что в систе-
ме координат, построенной на сопряженных векторах, задача оптимизации
квадратичной функции выглядит обобенно просто.
Действительно, пусть некоторая нормированая сопряжен-
ная система из векторов -мерного пространства переменных. В силу
своей линейной независимости эта система образует базис исходного прост-
ранства и, следовательно, любой вектор может быть представлен в виде
линейной комбинации
В системе координат, связанной с сопряженными векторами, квадратичная
функция принимает исключительно простой вид
где и задача минимизации имеет простое решение
Применить этот подход на практике мешает отсутствие сопряженной сис-
темы векторов. Такую ситему можно было бы построить, взяв за исходный
материал произвольную ( например, ортонормированую ) систему линейно
независимых векторов, однако, при этом необходимо вычислять призведен-
ия матрицы на некоторые векторы, что на первый взгляд требует знания
этой матрицы. Однако, если — известна, что мешает нам применить мет-
од Ньютона и решить задачу минимизации за один шаг ?
Так вот метод сопряженных градиентов умудряется совместить пост-
роение системы сопряженных векторов с поэтапным ремением
задачи минимизации и все это без явного использования матрицы !
Рассмотрим теперь собственно алгоритм. Пусть решается задача мини-
мизации
(31)
21
                                                      
                                                                                                                                                                                   
то можно выбрать                                                так, чтобы

                                                                                                                                                                                                                                       ;7*
                                                                                
                                                                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                                                                                           




В частности, выбрав для определенности положительный корень для                                                                                                                                                                                                    
                                " 
получим                                                   

                                    
                                                     
                                                              
                                                                                                                                                                                                                            




                                                            
                                               
                                                          
                                            
                                                              
                    
                                  
                                             
                                                   
                                                                                                                                                                                                                                       




                               
                                 
                                                                                                                                                                                      




                                                                                          
Полезность сопряженных систем для оптмизации связана с тем, что в систе-
                                                                      
ме координат, построенной на сопряженных векторах, задача оптимизации
квадратичной функции                    выглядит обобенно просто.
                                                                          //0
                                                                                                                                         




   Действительно, пусть            — некоторая нормированая сопряжен-
                                                                                                             




ная система из    векторов -мерного пространства переменных. В силу
своей линейной независимости эта система образует базис исходного прост-
ранства и, следовательно, любой вектор может быть представлен в виде
линейной комбинации
                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                
                                                                                                                                                             




              
В системе координат, связанной с сопряженными векторами, квадратичная

                                                          
функция      принимает исключительно простой вид

                                                                                                                                                                                                                                             
                                                   
                                                                                                           ;                                                    
                                                                                                                                                                                                                     Z5 
                                                                                                                                                                                                                                                  




                                                                                          
                                                                                                          
                                                                                                                                             
                                                                                                                                                                                                       
где              




                       и задача минимизации                                                                                                         имеет простое решение

  = D                                  
                                                            
                                                            
                                                                      -*
                                                                                    
                                                                                                      
                                                                                                                                   ;                                 -*
                                                                                                                                                                             
                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                         ;       ! -*    
Применить этот подход на практике мешает отсутствие сопряженной сис-
темы векторов. Такую ситему можно было бы построить, взяв за исходный
материал произвольную ( например, ортонормированую ) систему линейно
независимых векторов, однако, при этом необходимо вычислять призведен-
ия матрицы на некоторые векторы, что на первый взгляд требует знания
этой матрицы. Однако, если — известна, что мешает нам применить мет-
                                                                                                                                                                                 
                                                                                                                                                                             
од Ньютона и решить задачу минимизации        за один шаг ?
   Так вот метод сопряженных градиентов умудряется совместить пост-                                                                                                             //0
роение системы сопряженных векторов               с поэтапным ремением                                                                                                                              
                                                                                                                                                                                              




задачи минимизации и все это без явного использования матрицы !
   Рассмотрим теперь собственно алгоритм. Пусть решается задача мини-
мизации
                                   =   -*
                         =   <                                                                                               




                                                                                                                                       ;                                        -*
                                                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                                                                                                (31)


                                                                                                                           21