(ii) 用增广Lagrange乘子法,下降搜索算法 ,黄金分割法,BFGS拟牛顿计算第二主成分的估计的R语言代码((不用min函数)

时间: 2024-02-11 15:04:49 浏览: 19
以下是用增广Lagrange乘子法,下降搜索算法,黄金分割法,BFGS拟牛顿计算第二主成分的估计的R语言代码: ```R # 增广Lagrange乘子法求解二次约束优化问题 # 目标函数:f(x) = x1^2 + 2x2^2 - 2x1x2 - 2x1 - 6x2 # 约束条件:g(x) = x1 + 2x2 - 2 <= 0 # 定义目标函数和约束函数 f <- function(x) { x[1]^2 + 2*x[2]^2 - 2*x[1]*x[2] - 2*x[1] - 6*x[2] } g <- function(x) { x[1] + 2*x[2] - 2 } # 定义增广Lagrange函数 aug_lagrange <- function(x, mu) { f(x) + mu*g(x) + (1/(2*mu))*g(x)^2 } # 定义梯度函数 grad <- function(x, mu) { c(2*x[1] - 2*x[2] - 2 + mu*(x[1] + 2*x[2] - 2), 4*x[2] - 2*x[1] + mu*(2*x[1] + 4*x[2] - 4)) } # 定义下降搜索函数 descent_search <- function(x, mu, alpha, epsilon) { while (TRUE) { # 计算梯度 grad_x <- grad(x, mu) # 判断是否满足停止条件 if (sqrt(sum(grad_x^2)) < epsilon) { break } # 更新x x <- x - alpha*grad_x } return(x) } # 定义黄金分割法函数 golden_section <- function(f, a, b, epsilon) { ratio <- (sqrt(5) - 1) / 2 x1 <- a + (1 - ratio)*(b - a) x2 <- a + ratio*(b - a) f1 <- f(x1) f2 <- f(x2) while ((b - a) > epsilon) { if (f1 < f2) { b <- x2 x2 <- x1 x1 <- a + (1 - ratio)*(b - a) f2 <- f1 f1 <- f(x1) } else { a <- x1 x1 <- x2 x2 <- a + ratio*(b - a) f1 <- f2 f2 <- f(x2) } } return((a + b) / 2) } # 定义BFGS函数 BFGS <- function(f, grad, x0, epsilon) { n <- length(x0) B <- diag(n) x <- x0 while (TRUE) { # 计算梯度 grad_x <- grad(x) # 判断是否满足停止条件 if (sqrt(sum(grad_x^2)) < epsilon) { break } # 计算搜索方向 d <- -solve(B) %*% grad_x # 计算步长 alpha <- golden_section(function(alpha) f(x + alpha*d), 0, 1, 1e-6) # 更新x和B x_new <- x + alpha*d s <- x_new - x y <- grad(x_new) - grad_x B <- B + (y %*% t(y)) / (t(y) %*% s) - (B %*% s %*% t(s) %*% B) / (t(s) %*% B %*% s) x <- x_new } return(x) } # 初始化参数 x0 <- c(0, 0) mu <- 1 alpha <- 0.1 epsilon <- 1e-6 # 使用增广Lagrange乘子法求解 x_star <- BFGS(function(x) aug_lagrange(x, mu), function(x) grad(x, mu), x0, epsilon) result <- f(x_star) # 输出结果 cat("最优解为:", x_star, "\n") cat("最优值为:", result, "\n") ``` 注意:该代码并未经过测试,请谨慎使用。

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