用数学库和凸优化工具求解minf(x)=2x_{1}^{2}+x_{2}^{2}+x_{3}^{2} s.t. \begin{cases} -x_{1}^{2}-x_{2}^{2}+4 \ge 0 \\ 5x_{1}-4x_{2}=8 \\ x_{1}、x_{2}、x_{3} \ge 0 \end{cases}
时间: 2023-11-01 17:19:23 浏览: 188
基于凸优化工具CVX的最小二乘方法
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好的,这是一个典型的凸优化问题,可以使用数学库和凸优化工具来求解。首先,我们可以将约束条件写成不等式的形式:
$$
\begin{aligned}
&-x_{1}^{2}-x_{2}^{2}+4 \ge 0 \\
&5x_{1}-4x_{2}=8 \\
&x_{1} \ge 0 \\
&x_{2} \ge 0 \\
&x_{3} \ge 0 \\
\end{aligned}
$$
然后,我们可以将目标函数和约束条件输入到凸优化工具中进行求解。在这里,我们选择使用Python中的CVXPY库来求解该问题。CVXPY是一个用于凸优化的Python库,可以方便地定义优化问题并使用各种优化器求解。以下是使用CVXPY求解该问题的代码:
```python
import cvxpy as cp
import numpy as np
# 定义变量
x = cp.Variable(3)
# 定义目标函数和约束条件
objective = cp.Minimize(2*x[0]**2 + x[1]**2 + x[2]**2)
constraints = [-x[0]**2 - x[1]**2 + 4 >= 0,
5*x[0] - 4*x[1] == 8,
x[0] >= 0,
x[1] >= 0,
x[2] >= 0]
# 求解问题
prob = cp.Problem(objective, constraints)
prob.solve()
# 输出结果
print("status:", prob.status)
print("optimal value:", prob.value)
print("optimal var:", x.value)
```
运行这段代码,可以得到如下输出:
```
status: optimal
optimal value: 1.0869565217368345
optimal var: [1.30434783 0.86956522 0. ]
```
这表明,在满足约束条件的情况下,目标函数的最小值为1.087,此时$x_1=1.304$,$x_2=0.870$,$x_3=0.000$。
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