请你帮我写一段python代码,它作用是计算一个有约束条件的最优化问题,现在我有一个关于t的函数k(t),他是1+f(t)的导数的平方+g(t)的平方的整体开根号然后从-1672积分到349 其中f(t)=a0+a1*t+a2*t**2+a3*t**3+a4*t**4+a5*t**5+a6*t**6+a7*t**7,其中a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7为待定系数 g(t)在t大于0时等于0.26074,在t小于等于0时等于0.36902 其约束条件为f(t)的导数在t属于-1672到349范围内恒大于-0.03且恒小于-0.003, 并且当t等于349时f(t)=7,当t等于-1672时f(t)等于48 求k(t)最小时,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7的值
时间: 2024-01-17 21:09:31 浏览: 174
为了求解这个有约束条件的最优化问题,我们可以使用SciPy库中的minimize函数。首先,我们需要定义目标函数,即k(t)。然后,我们需要定义约束条件,包括f(t)的导数在指定范围内以及f(349)=7和f(-1672)=48。最后,我们可以使用minimize函数来求解最小值,并且将约束条件作为参数传递给函数。具体实现如下:
```python
from scipy.optimize import minimize
import numpy as np
def k(t, a):
f = np.polyval(a, t)
g = 0.26074 if t > 0 else 0.36902
df = np.polyval(np.polyder(a), t)
if df < -0.03 or df > -0.003:
return np.inf
else:
return np.sqrt(1 + df**2 + g**2)
def objective(a):
integral = quad(k, -1672, 349, args=(a,))
return integral[0]
def constraint1(a):
return np.polyval(a, 349) - 7
def constraint2(a):
return np.polyval(a, -1672) - 48
def constraint3(a):
df_min = np.polyval(np.polyder(a), -1672)
df_max = np.polyval(np.polyder(a), 349)
return {'type': 'ineq', 'fun': lambda x: df_min + 0.03}
def constraint4(a):
df_min = np.polyval(np.polyder(a), -1672)
df_max = np.polyval(np.polyder(a), 349)
return {'type': 'ineq', 'fun': lambda x: -df_max + 0.003}
a0 = 0
a1 = 0
a2 = 0
a3 = 0
a4 = 0
a5 = 0
a6 = 0
a7 = 0
a = [a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7]
bnds = ((None,None),(None,None),(None,None),(None,None),(None,None),(None,None),(None,None),(None,None))
cons = [{'type': 'eq', 'fun': constraint1},
{'type': 'eq', 'fun': constraint2},
constraint3(a),
constraint4(a)]
sol = minimize(objective, a, method='SLSQP', bounds=bnds, constraints=cons)
print('最小值为:', sol.fun)
print('最优解为:', sol.x)
```
在这段代码中,我们首先定义了k函数,其中a是一个多项式的系数。然后,我们定义了objective函数,它计算k函数在[-1672, 349]积分的值。接下来,我们定义了三个约束条件:f(349)=7,f(-1672)=48,以及f(t)的导数在指定范围内。其中,constraint3和constraint4分别对应于df>-0.03和df<-0.003这两个条件。这些约束条件被封装在一个列表中,并且作为参数传递给minimize函数。最后,我们使用SLSQP方法求解最优解和最小值。
注意,由于这个问题的复杂性,代码的运行时间可能会很长。
阅读全文