Методы безусловной одномерной оптимизации. Шипилов С.А. - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

6
.
1
;
;
01
01
02
02
12
2
01
01
1
00
=
=
=
xx
yy
xx
yy
xx
a
xx
yy
a
ya
Оптимальное значение оценивается по формуле
2
1
01
*
22 a
a
xx
x
+
.
3.1.3 Метод Пауэлла
Основан на последовательном применении квадратичной аппроксимации.
Рассмотрим алгоритм метода задав начальную точкуx
0
и шаг по оси x - Δx.
1
Вычислить x
1
= x
0
+ Δx .
2
Вычислить у
0
= f(x
0
) и у
1
= f(x
1
) .
3
Если у
0
> у
1
, то вычислить x
2
= x
0
+ 2Δx , иначе, т.е.
если у
0
у
1
, то x
2
= x
0
- Δx .
4
Вычислить у
2
= f(x
2
)
5
Используя значения x
0
, x
1
, x
2
и у
0
, у
1
, у
2
вычислить x
*
с помощью
квадратичной аппроксимации.
6
Найти у
min
= min(у
0
, у
1
, у
2
) и x
min
, соответствующую у
min
.
7
Проверить условие окончания поиска | x
min
- x
*
|
ε
, где
ε
- заданная
точность поиска. Если условие выполняется закончить поиск; в
противном случае перейти к следующему шагу.
8
Выбратьнаилучшуюточку (x
min
или x
*
) и две точки по обе сторо-
ны от нее и перейти к шагу 5). Если выбранная точка является
крайней”, то отбрасывается точка с наибольшим значением целе-
вой функции.
3.2 Методы последовательного сокращения отрезка
унимодальности
Основой многих одномерных численных методов является сокращение
отрезка унимодальности, а именно: построение последовательности отрезков
[a
k
, b
k
], стягивающихся к точке x
*
минимуму функции на исходном отрезке.
Методы оптимизации отличаются друг от друга лишь различным выбором то-
чек на начальном отрезке унимодальности.
Общая последовательность реализации методов:
-
выбор точек на начальном отрезке унимодальности;
-
вычисление значений функции в этих точках и сравнение этих
значений;
-
определение нового отрезка;
-
проверка критерия останова.
                       a0 = y 0   ;
                              y1 − y0
                       a1 =             ;
                              x1 − x0
                            1 ⎛ y 2 − y0 y1 − y0 ⎞
                       a2 =       ⎜        −         ⎟ .
                         x2 − x1 ⎜⎝ x2 − x0 x1 − x0 ⎟⎠
     Оптимальное значение оценивается по формуле
                        x + x0       a
                    x* ≈ 1        − 1 .
                            2       2a 2

     3.1.3 Метод Пауэлла
     Основан на последовательном применении квадратичной аппроксимации.
Рассмотрим алгоритм метода задав начальную точку – x0 и шаг по оси x - Δx.
      1   Вычислить x1 = x0 + Δx .
      2   Вычислить у0 = f(x0) и у1 = f(x1) .
      3   Если у0 > у1 , то вычислить x2 = x0 + 2Δx , иначе, т.е.
          если у0 ≤ у1 , то x2 = x0 - Δx .
      4   Вычислить у2 = f(x2)
      5   Используя значения x0 , x1 , x2 и у0 , у1 , у2 вычислить x* с помощью
          квадратичной аппроксимации.
      6   Найти уmin = min(у0 , у1 , у2) и xmin , соответствующую уmin .
      7   Проверить условие окончания поиска | xmin - x*| ≤ ε , где ε - заданная
          точность поиска. Если условие выполняется закончить поиск; в
          противном случае перейти к следующему шагу.
      8   Выбрать “наилучшую” точку (xmin или x*) и две точки по обе сторо-
          ны от нее и перейти к шагу 5). Если выбранная точка является
          “крайней”, то отбрасывается точка с наибольшим значением целе-
          вой функции.

     3.2   Методы последовательного сокращения отрезка
           унимодальности

       Основой многих одномерных численных методов является сокращение
отрезка унимодальности, а именно: построение последовательности отрезков
[ak, bk], стягивающихся к точке x* – минимуму функции на исходном отрезке.
Методы оптимизации отличаются друг от друга лишь различным выбором то-
чек на начальном отрезке унимодальности.
       Общая последовательность реализации методов:
           - выбор точек на начальном отрезке унимодальности;
           - вычисление значений функции в этих точках и сравнение этих
              значений;
           - определение нового отрезка;
           - проверка критерия останова.

6