(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 17:04:49 浏览: 79
multiplier.rar_lagrange multiplier_optimizationinMatlab_增广乘子法_拉格
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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