z=2*x*y-3*x^2-2*y^2的极大值

时间: 2023-06-15 19:03:15 浏览: 154
我们可以使用偏导数来求得该函数的极值。首先,对于该函数 z=2*x*y-3*x^2-2*y^2,我们分别对 x 和 y 求偏导数,得到: ∂z/∂x = 2*y - 6*x ∂z/∂y = 2*x - 4*y 然后我们令两个偏导数都等于 0,求出 x 和 y 的值: 2*y - 6*x = 0 2*x - 4*y = 0 解得: x = 0 y = 0 接着,我们可以通过求二阶偏导数来判断这个点是极大值还是极小值,具体来说,我们可以求出二阶偏导数的值,然后判断其正负性。这里不再赘述,最终的结论是该函数在点 (0, 0) 处取得极大值,极大值为 0。
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编码:利用梯度下降法求解多元函数z = x**2+y**2-2*x*y的极小值

编码:使用梯度下降法寻找多元函数 \( z = x^2 + y^2 - 2xy \) 的极小值通常涉及到迭代优化过程。以下是基本步骤: 1. **初始化**: 首先选择一个初始点 (x0, y0),这可以是随机的或者从某个合理的猜测开始。 2. **计算梯度**: 对目标函数 \( z \) 关于 \( x \) 和 \( y \) 求偏导数,得到梯度向量 \( \nabla z = (\frac{\partial z}{\partial x}, \frac{\partial z}{\partial y}) \),对于给定的函数,梯度是 \((2x - 2y, 2y - 2x)\)。 3. **更新步长**: 确定一个学习率 \( \alpha \),这是每次迭代更新大小的系数。如果步长太大会导致震荡,太小则收敛慢。 4. **迭代**: 使用当前点和梯度向量更新坐标: \[ x_{t+1} = x_t - \alpha \cdot \frac{\partial z}{\partial x}, \quad y_{t+1} = y_t - \alpha \cdot \frac{\partial z}{\partial y} \] 5. **检查停止条件**: 如果达到预设的迭代次数、梯度的模长足够小(接近零),或者函数值变化很小,就认为找到了极小点并停止迭代。 6. **返回结果**: 输出最后的 \( (x, y) \) 作为极小值点。 **相关问题--:** 1. 梯度下降法有哪些变种? 2. 如何确定合适的步长 \( \alpha \)? 3. 当目标函数有多个局部极小值时,梯度下降法会受到影响吗?

Z5 = X ** 2 + Y * (Y - 1) Z6 = np.abs(np.arccos(Z5 / np.sqrt(X ** 2 + (Y - 1) ** 2) / np.sqrt(X ** 2 + Y ** 2)) - np.pi / 3)

这段代码的作用是计算一个三维空间中的点 $(X,Y,Z)$ 的极角(也叫做俯仰角)。其中,$Z5$ 是一个中间变量,它的计算公式是 $Z5 = X^2 + Y(Y-1)$。$Z6$ 是最终结果,它的计算公式是 $Z6 = \left|\arccos\left(\frac{Z5}{\sqrt{X^2+(Y-1)^2}\sqrt{X^2+Y^2}}\right)-\frac{\pi}{3}\right|$。 具体地,这段代码首先计算了一个中间变量 $Z5$,它的计算公式是 $X^2 + Y(Y-1)$。然后,它用这个中间变量 $Z5$ 和一些三角函数计算了一个极角 $Z6$。具体地,它首先用 $\sqrt{X^2+(Y-1)^2}\sqrt{X^2+Y^2}$ 计算了两个向量的模长乘积,然后用 $Z5$ 除以这个模长乘积,得到了两个向量的夹角的余弦值。接着,它用 $\arccos$ 函数求出这个夹角的弧度值,再减去 $\frac{\pi}{3}$(即 $60$ 度)并取绝对值,最终得到了极角 $Z6$。 需要注意的是,这段代码中的 $\arccos$ 函数和除法可能会产生 NaN(Not a Number)或者无限大的结果,需要在程序中进行判断和处理。
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#外点法(能运行出来) import math import sympy import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D plt.ion() fig = plt.figure() ax = Axes3D(fig) def draw(x,index,M): # F = f + MM * alpha # FF = sympy.lambdify((x1, x2), F, 'numpy') Z = FF(*(X, Y,M)) ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap='rainbow',alpha=0.5) ax.scatter(x[0], x[1], FF(*(x[0],x[1],M)), c='r',s=80) ax.text(x[0], x[1], FF(*(x[0],x[1],M)), 'here:(%0.3f,%0.3f)' % (x[0], x[1])) ax.set_zlabel('F') # 坐标轴 ax.set_ylabel('X2') ax.set_xlabel('X1') plt.pause(0.1) # plt.show() # plt.savefig('./image/%03d' % index) plt.cla() C = 10 # 放大系数 M = 1 # 惩罚因子 epsilon = 1e-5 # 终止限 x1, x2 = sympy.symbols('x1:3') MM=sympy.symbols('MM') f = -x1 + x2 h = x1 + x2 - 1 # g=sympy.log(x2) if sympy.log(x2)<0 else 0 g = sympy.Piecewise((x2-1, x2 < 1), (0, x2 >= 1)) # u=lambda x: alpha = h ** 2 + g ** 2 F = f + MM * alpha # 梯度下降来最小化F def GD(x,M,n): # F = f + M * alpha # delta_x = 1e-11 # 数值求导 # t = 0.0001 # 步长 e = 0.001 # 极限 # my_print(e) np.array(x) for i in range(15): t = sympy.symbols('t') grad = np.asarray( [sympy.diff(F, x1).subs([(x1, x[0]), (x2, x[1]),(MM,M)]), sympy.diff(F, x2).subs([(x1, x[0]), (x2, x[1]),(MM,M)])]) # print('g',grad) # print((x-t*grad)) # print(F.subs([(x1,(x-t*grad)[0]),(x2,(x-t*grad)[1])])) t = sympy.solve(sympy.diff(F.subs([(x1, (x - t * grad)[0]), (x2, (x - t * grad)[1]),(MM,M)]), t), t) print('t',t) x = x - t * grad print('x', x) # print('mmm',M) draw(x,n*10+i,M) # my_print(np.linalg.norm(grad)) # print(type(grad)) if (abs(grad[0]) < e and abs(grad[1]) < e): # print(np.linalg.norm(grad)) print('g', grad) break return list(x) pass x = [-0.5, 0.2] X = np.arange(0, 4, 0.25) Y = np.arange(0, 4,

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