工程优化期末复习

时间:2024-04-06 22:04:01


工程优化是通院的院选修课,与离散数学并列。因为是选修课,所以也不会计算均分,重要性也就没那么大。选课之前咨询了学长,墙裂建议我不要报离散数学,而是报工程优化,说工程优化的老师是个可爱的大姐姐。emmmm,不过由于这学期是线上上课,也看不着老师,就把这门课水过去了,基本上腾讯课堂放在那,然后干自己的事情。
废话不多说了,赶紧复习,积极填坑吧!

第二章(基本概念和理论基础)

期末好像是六道大题,应该是每一题对应一道优化算法吧。

二元函数极值

定理1(必要条件):设f(x,y) 的定义域为D, (x0,y0) 为D内的一个点,若f(x,y)在(x0,y0)处可微且取得极值,则
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注:驻点不一定是极值点
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高数里学到的,二元函数极值判定
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是极值点,梯度必为0
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最优性条件

解析法要用到目标函数的梯度或者Hessian矩阵,容易想到利用一阶必要条件将无约束优化问题转化成一个梯度为0确定的方程组。
注:一般是用一阶条件求得驻点,再用二阶条件判断其是否为极小点

等高线

二元函数最优化问题,具有明显的几何特征,从几何图形上,可以直观了解函数的变化,我们把这种几何解释推广到n维空间中,对后面优化方法的研究是有益处的。
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f减小,等值线缩小,到一个点时,即为极小值点

二次函数

二次型
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判断方法:
1.三个顺序主子式均>0
2.工程优化期末复习
MATLAB求解:λ=eig(Q)
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凸函数

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注:一元凸函数两点间连线总在凸函数上面
多元函数推广
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同时还可以依据线性性质:凸函数线性相加仍然是凸函数

凸规划

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1.凸集有非空的相对内部;
2.凸集是连通的并且在任意点具有可行方向;
3.凸函数的局部极小点都是全局极小点;
4.可微凸函数的任一驻点都是全局极小点。

第三章(常用一维搜索算法)

搜索算法概述

常用的思想为迭代法
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算法中比较重要的是终止条件
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一般迭代框架
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线搜索迭代法
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具体步骤
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注:搜索方向选取尤为重要

精确一维搜索算法

成功-失败法

单峰函数消去性质
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由单峰函数的性质可知,函数值在极小点左边严格下降,在右边严格上升
从某个初始点出发,沿函数值下降的方向前进,直至发现函数值上升为止。
两边高,中间低的三点,可确定极小点所在的初始区间。

算法
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缺点:效率低;
优点:可以求搜索区间;
注意:h 选择要适当,初始步长不能选得太小。

0.618法(黄金分割法):区间消去法

反复使用单峰函数的消去性质,不断缩小包含极小点的搜索区间,直到满足精度为止。
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t=0.618
算法迭代公式
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步骤
收敛条件:消去后的区间长度小于一定数值
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优点:不要求函数可微,且每次迭代只需计算一个函数值,计算量小,程序简单
缺点:收敛速度慢。

二分法

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优点:计算量较少,而且总能收敛到一个局部极小点。
缺点:收敛速度较慢

插值法

二次插值法