用Python代码,写出使用BFGS算法(不调用BFGS库函数)求解当初始点(0,0)'时,f(x)=(3/2)(x1 x1)+(1/2)x2x2-x1x2-2x1的最小值
时间: 2024-10-20 10:13:36 浏览: 48
要使用BFGS算法(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno法)不依赖于现成库,我们首先需要手动实现BFGS更新步骤以及梯度计算。这里是基于梯度下降的BFGS算法的基本步骤:
```python
import numpy as np
# 目标函数 f(x) = (3/2)x1^2 + (1/2)x2^2 - x1*x2 - 2x1
def func(x):
x1, x2 = x
return (3 / 2 * x1**2) + (1 / 2 * x2**2) - (x1 * x2) - 2 * x1
# 梯度函数 df/dx
def grad_f(x):
x1, x2 = x
grad = np.array([3 * x1 - x2 - 2, x2 - x1])
return grad
# 初始点
initial_point = np.array([0, 0])
# 初始化Hessian矩阵(海森矩阵)
H = np.eye(2)
# 学习率 alpha
alpha = 1e-4
# 最大迭代次数
max_iter = 1000
for _ in range(max_iter):
# 计算当前梯度
gradient = grad_f(initial_point)
# 更新步长
if np.linalg.norm(gradient) < 1e-6: # 如果梯度接近0,停止迭代
break
# 使用BFGS更新Hessian矩阵
dP = -np.dot(np.linalg.inv(H), gradient)
H += np.outer(dP, gradient) - np.dot(np.dot(dP.T, H), dP) / (1 + np.dot(np.dot(gradient.T, H), dP))
# 更新位置
initial_point -= alpha * dP
# 输出结果
optimal_point = initial_point
minimum_value = func(optimal_point)
print(f"最小值在点 {optimal_point} 达到,最小值为 {minimum_value}")
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