9.使用梯度下降算法求 f(x1,x2)=−e−x2 1−2x 2+5x1+8x2 的最小值和最小值对应的x1,x2的数值。
时间: 2024-10-15 15:24:56 浏览: 32
python实现梯度下降算法的实例详解
5星 · 资源好评率100%
梯度下降是一种优化算法,用于寻找函数的局部最小值。对于给定的目标函数 f(x1, x2) = -x2)(1 - 2x2) + 5x1 + 8x2,我们首先需要计算其梯度,即各个变量对函数值的影响程度。
该目标函数的一阶导数(偏导数)分别是:
∂f/∂x1 = 5
∂f/∂x2 = -e^(-x2)(2 - 4x2)
为了找到最小值,我们需要沿着梯度的反方向迭代更新 x1 和 x2 的值。假设初始点 (x1_0, x2_0),学习率(α)是一个正实数,通常较小,表示每次迭代的步长。
算法步骤大致如下:
1. 计算当前点的梯度:∇f(x1_0, x2_0) = (5, -e^(x2_0)(2 - 4x2_0))
2. 更新新的点:(x1_new, x2_new) = (x1_0 - α * ∂f/∂x1, x2_0 - α * ∂f/∂x2)
3. 检查是否达到停止条件(例如,当梯度接近零或达到最大迭代次数),否则返回步骤1。
由于这是一个数值过程,我将为你提供一个简化的示例,实际计算会涉及到多次迭代直到收敛:
```python
import numpy as np
def f(x):
return -np.exp(-x[1]) * (1 - 2*x[1]) + 5*x[0] + 8*x[1]
def gradient_descent(initial_point, learning_rate=0.01, max_iterations=1000):
x1, x2 = initial_point
for _ in range(max_iterations):
dfdx1, dfdx2 = 5, -np.exp(-x2) * (2 - 4*x2)
x1 -= learning_rate * dfdx1
x2 -= learning_rate * dfdx2
# 可选:检查梯度大小接近于0,如果满足则跳出循环
if abs(dfdx1) < tolerance and abs(dfdx2) < tolerance:
break
return x1, x2
initial_point = [0, 0]
min_value, optimal_point = gradient_descent(initial_point)
```
运行这个算法后,`optimal_point` 将给出最小值对应的 x1 和 x2 值。请注意,这个计算可能会因为初始点的不同以及随机性而有所不同。
阅读全文