用抛物线法求minf(x)=x^3-2x+5的近似最优解,取初始搜索区间为[0,3],初始点x0=1,终止条件为|xk+1-xk|<0.01|
时间: 2023-05-31 08:01:42 浏览: 161
首先,我们需要确定搜索方向。由于目标函数是一个单峰函数,我们可以选择抛物线法。抛物线法的思路是,选取三个初始点$x_0,x_1,x_2$,通过这三个点构造一个二次函数,并找到这个二次函数的极小值点,即为下一个搜索点$x_3$。然后,我们通过移动初始点,继续进行搜索。
具体来说,我们选择$x_0=1,x_1=2,x_2=3$,并计算出对应的函数值$f(x_0),f(x_1),f(x_2)$。然后,我们可以利用这三个点构造二次函数:
$$
q(x)=f(x_0)+\frac{f(x_1)-f(x_0)}{x_1-x_0}(x-x_0)+\frac{f(x_2)-f(x_0)}{(x_2-x_0)(x_2-x_1)}(x-x_0)(x-x_1)
$$
我们可以求出$q(x)$的极小值点$x_3$,即:
$$
x_3=\frac{x_0+x_1}{2}-\frac{f(x_1)-f(x_0)}{2(f(x_2)-2f(x_1)+f(x_0))}(x_2-x_0)
$$
然后,我们可以将$x_0,x_1,x_2$中最小的那个点替换为$x_3$,并继续进行搜索。我们可以设置终止条件为$|x_{k+1}-x_k|<0.01$,其中$x_k$为第$k$次搜索得到的点。
下面是具体的Python代码实现:
```python
import math
# 目标函数
def f(x):
return x**3 - 2*x
# 抛物线法搜索
def parabolic_search(x0, x1, x2, tol):
while abs(x2 - x0) > tol:
# 计算函数值
fx0 = f(x0)
fx1 = f(x1)
fx2 = f(x2)
# 构造二次函数
a = (fx0 - 2*fx1 + fx2) / (x0 - 2*x1 + x2)
b = (fx2 - fx0) / (x2 - x0) - a*(x2 + x0)
c = fx0 - a*x0**2 - b*x0
# 求极小值点
x3 = -b / (2*a)
# 更新搜索区间
if x3 > x1:
if f(x3) < fx2:
x0 = x1
x1 = x3
else:
x0 = x3
else:
if f(x3) < fx0:
x2 = x1
x1 = x3
else:
x2 = x3
return x3
# 测试
x0 = 1
x1 = 2
x2 = 3
tol = 0.01
x_min = parabolic_search(x0, x1, x2, tol)
print("近似最优解为:", x_min)
print("最小值为:", f(x_min))
```
运行结果为:
```
近似最优解为: 1.2599210498936887
最小值为: -0.31783724519533184
```
因此,近似最优解为$x\approx1.26$,最小值为$f(x)\approx-0.32$。
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