分别对minf(x)=x^4+2x+4;minf(x)=x^3-3x+1;两个函数做以下三个MATLAB实验,写出代码: 1.进退法确定搜索区间; 2.不同的算法终止条件对迭代次数的影响;(至少5个终止条件) 3.分别用0.618法和抛物线法求解问题。
时间: 2024-09-25 15:09:26 浏览: 40
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在MATLAB中进行这三个实验,你需要使用`fzero`函数,它是用于寻找零点的数值优化工具。以下是针对每个实验的具体代码:
**1. 进退法确定搜索区间**
```matlab
% 定义函数
fun1 = @(x) x.^4 + 2*x + 4;
fun2 = @(x) x.^3 - 3*x + 1;
% 示例函数,假设初始区间为 [-10, 10]
x1_initial = -10;
x2_initial = 10;
% 进退法搜索区间
alpha = 0.5; % 精度因子
while true
x1 = x1_initial - alpha * (fun1(x1_initial) / fun1_prime(x1_initial));
x2 = x2_initial + alpha * (fun2(x2_initial) / fun2_prime(x2_initial));
if abs(fun1(x1)) < abs(fun2(x2))
x2_initial = x2;
else
x1_initial = x1;
end
if abs(x2_initial - x1_initial) < alpha || abs(fun1(x1_initial)) < epsilon 或者 |fun2(x2_initial)| < epsilon % 使用某个较小的误差阈值
break;
end
end
% 结果输出
fprintf('对于第一个函数,最小值出现在x = %.4f\n', x1_initial);
```
**2. 不同算法终止条件对迭代次数的影响**
这里我们演示几个常见的终止条件,比如绝对值误差、迭代次数限制、函数值变化率等。
```matlab
% 设置一些终止条件示例
termination_conditions = {
'绝对值误差(ε)', @(~, ~) abs(fun1(x1_initial)) < epsilon,
'最大迭代次数', @(iter, ~) iter > max_iterations,
'函数值变化率', @(~, prev_val) abs(prev_val - fun1(x1_initial)) < tolerance,
'梯度大小', @(~, grad) norm(grad) < gradient_threshold,
'两者同时满足', @(~, ~) abs(fun1(x1_initial)) < epsilon && iter > max_iterations
};
for i = 1:length(termination_conditions)
condition_name = termination_conditions{i}{1};
% 调用fzero并记录迭代次数
[x1_i, iter_count] = fzero(@(x) fun1(x), x1_initial, [], @termination_conditions{i}{2});
fprintf('%s: 最小值出现在x = %.4f, 迭代次数:%d\n', condition_name, x1_i, iter_count);
end
```
**3. 0.618法和抛物线法**
这两个方法通常适用于黄金分割搜索,但MATLAB的`fzero`默认使用牛顿法。你可以自定义搜索策略,但这超出了`fzero`的基本功能。你可以考虑使用`patternsearch`函数,它允许更复杂的搜索算法,例如`'parabolic'`选项代表抛物线法。
```matlab
options = optimoptions(@fzero, 'Algorithm', 'parabolic'); % 使用抛物线法
[x1_p, ~] = fzero(@(x) fun1(x), x1_initial, [], options);
options.Algorithm = 'golden'; % 使用0.618法
[x1_g, ~] = fzero(@(x) fun1(x), x1_initial, [], options);
fprintf('抛物线法:最小值出现在x = %.4f\n', x1_p);
fprintf('0.618法:最小值出现在x = %.4f\n', x1_g);
```
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