用进退法计算函数𝑓(𝑥) = 𝑥 3 − 2𝑥 + 1的某个单峰区间,并分别用二分法、黄金分割 法求解此区间内函数的极小值点和极小值,初始点 x0、初始步长 h0,加倍系数 t,精度分别 取-0.5,0.5,2,0.00001.请利用MATLAB写出相关程序
时间: 2024-10-10 13:16:05 浏览: 67
huangjin.rar_下单峰函数_最优化 实例_黄金分割_黄金分割法
用进退法是一种数值优化算法,用于寻找函数的局部最小值或最大值。对于函数 \( f(x) = x^3 - 2x + 1 \),我们首先需要确定单峰区间。由于这是一个三次多项式,其导数可以用来识别极值点。函数的单调性变化点将是潜在的极值点。
为了应用二分法(也叫二分搜索法)和黄金分割法,我们需要以下步骤:
**二分法:**
1. 确定初始区间 [x0, x0+h0]。
2. 计算区间的中点 xmid = x0 + (h0 / 2)。
3. 检查f(xmid)与f(x0)的大小关系,如果前者小于后者,则左半部分有极小值;反之右半部分。
4. 更新区间,然后继续上述过程直到达到指定精度。
```matlab
function [xmin, ymin] = binary_search(f, x0, h0, tol)
% 初始条件
xmid = x0 + h0/2;
xmin = xmid;
while abs(h0) > tol
if f(xmid) < f(x0)
x0 = xmid;
else
xmid = x0 + h0;
end
xmin = xmid; % 更新极小值点
h0 /= 2; % 缩小区间
end
end
% 调用函数并设置参数
[xmin_binary, ymin_binary] = binary_search(@(x)x.^3 - 2*x + 1, x0, 0.5, 0.00001);
```
**黄金分割法:**
黄金分割法结合了二分法的收敛性和一种更精细的步长选择。通常采用斐波那契数列作为步长序列。
```matlab
function [xmin_golden, ymin_golden] = golden_section_search(f, x0, x1, tol)
% 斐波那契数列
fibs = [1 1];
while fibs(end) < tol
fibs = [fibs(1)+fibs(2), fibs(end)];
end
step = fibs(2); % 黄金比例步长
% 使用黄金分割法迭代
a = x0;
b = x1;
c = a + (b-a)*golden_ratio; % 黄金分割点
fa = f(a);
fc = f(c);
while abs(b-a) > tol
if fc < fa
b = c;
c = a + (b-a)*golden_ratio;
fc = fa;
fa = f(a);
else
a = c;
c = b;
fa = fc;
fc = f(c);
end
end
xmin_golden = (a+b)/2; % 估计极小值点
ymin_golden = f(xmin_golden);
end
% 设置黄金分割法的相关参数
golden_ratio = (sqrt(5) - 1) / 2;
[xmin_golden, ymin_golden] = golden_section_search(@(x)x.^3 - 2*x + 1, x0, x0+2, 0.00001);
```
这里假设 `x0` 是已知的初始点,可以根据实际问题调整。记住在运行代码前,需要确保输入正确的 `x0` 和初始步长 `h0`,并且 Golden Section Search 需要两个边界点。
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