使用梯度下降法求函数∫(x)=2e^(-x)sinx在区间(2,7)内的极小值,目标精度 为10-6
时间: 2024-12-15 08:14:23 浏览: 4
要使用梯度下降法求解函数 \(\int (x) = 2e^{-x}\sin(x)\) 在区间 \((2, 7)\) 内的极小值,你需要先确定该函数是否可微,并找到它的导数,因为梯度下降法依赖于对函数的局部梯度信息来进行优化。
函数 \(f(x) = 2e^{-x}\sin(x)\) 的导数 \(f'(x)\) 可以使用链式法则和乘积规则来计算:
\[
f'(x) = -2e^{-x}\sin(x) + 2e^{-x}\cos(x)
\]
然后,你需要设置一个初始猜测点 \(x_0\)(通常选区间的中间或靠近极值的点),步长学习率 \(α\)(调整以保证收敛速度和稳定性),以及一个较小的目标精度 \(ε\)(本例中为 \(10^{-6}\))。
接下来,按照以下步骤进行梯度下降算法:
1. 计算当前 \(x\) 处的导数值 \(f'(x)\)。
2. 更新 \(x\):\(x_{new} = x - α * f'(x)\)。
3. 检查 \(|f'(x_{new})|\) 是否小于目标精度 \(ε\) 或者 \(x_{new}\) 是否超出了区间 \((2, 7)\)。
- 如果满足条件,返回 \(x_{new}\) 作为极小值点。
- 否则,如果 \(x_{new}\) 还在区间内,继续迭代。
由于这里没有现成的 Python 代码,我可以为你提供一个简单的伪代码示例:
```python
def gradient_descent(start_point=5, learning_rate=0.01, target_precision=1e-6):
# 初始化
x = start_point
prev_diff = float('inf')
while True:
grad = derivative_function(x) # 实现这个导数函数
next_x = x - learning_rate * grad
# 检查新位置和精度
diff = abs(grad)
if diff < target_precision or not 2 <= next_x < 7:
return next_x
# 更新并检查差异是否足够减小
x = next_x
prev_diff = diff
# 需要定义的函数 derivative_function(x) 和可能的辅助函数
```
为了实际运行梯度下降,你需要完成 `derivative_function` 函数的定义,这将根据上述公式计算函数的导数。一旦有了完整的函数,你可以调用 `gradient_descent` 来得到极小值。
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