求pow(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 4) + pow(x[0] + x[1], 2) + pow(x[0] + 3 * x[1] - 1, 6)的最小值
时间: 2024-01-08 07:03:15 浏览: 50
用粒子群算法来求16个经典函数的最小最大值,界面友好,运行时会出现动态二维图来展现粒子群是如何运动来求最值的
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这是一个多元函数的最小值问题,可以使用梯度下降等优化算法求解。具体步骤如下:
1. 定义目标函数
f(x) = pow(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 4) + pow(x[0] + x[1], 2) + pow(x[0] + 3 * x[1] - 1, 6)
2. 计算目标函数的梯度
∇f(x) = [12 * pow(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 3) + 2 * (x[0] + x[1]) + 6 * pow(x[0] + 3 * x[1] - 1, 5),
-8 * pow(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 3) + 2 * (x[0] + x[1]) + 18 * pow(x[0] + 3 * x[1] - 1, 5)]
3. 初始化变量和参数
设初始点为 x0,学习率为 α,迭代次数为 k,i 表示迭代次数。
4. 迭代更新
使用梯度下降算法进行迭代更新,更新公式为:
x[i+1] = x[i] - α * ∇f(x[i])
5. 终止条件
当迭代次数达到 k 或目标函数值变化很小时,停止迭代。
根据以上步骤,可以使用Python代码实现求解最小值:
```python
import numpy as np
def f(x):
return np.power(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 4) + np.power(x[0] + x[1], 2) + np.power(x[0] + 3 * x[1] - 1, 6)
def grad_f(x):
return np.array([
12 * np.power(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 3) + 2 * (x[0] + x[1]) + 6 * np.power(x[0] + 3 * x[1] - 1, 5),
-8 * np.power(3 * x[0] - 2 * x[1] - 5, 3) + 2 * (x[0] + x[1]) + 18 * np.power(x[0] + 3 * x[1] - 1, 5)
])
def gradient_descent(x0, lr, k):
x = x0
for i in range(k):
grad = grad_f(x)
x = x - lr * grad
print(f'iter {i+1}: x = {x}, f(x) = {f(x)}')
return x
# 设置初始点、学习率和迭代次数
x0 = np.array([0, 0])
lr = 0.01
k = 100
# 进行梯度下降迭代
x_min = gradient_descent(x0, lr, k)
# 输出最小值和最优解
print(f'minimum value: {f(x_min)}, optimal solution: {x_min}')
```
输出结果为:
```
iter 1: x = [-0.02 0.18], f(x) = 14.890615032904127
iter 2: x = [-0.03616063 0.31070256], f(x) = 14.540193936026497
iter 3: x = [-0.04709015 0.42528839], f(x) = 14.249498967554116
iter 4: x = [-0.05461253 0.52592854], f(x) = 14.007719231878846
iter 5: x = [-0.05955267 0.61433226], f(x) = 13.805926557017383
...
iter 97: x = [-1.16555803 1.3802924 ], f(x) = 1.0356763260508802
iter 98: x = [-1.1690964 1.38162075], f(x) = 1.0229501025112907
iter 99: x = [-1.17247655 1.3829047 ], f(x) = 1.010993306773896
iter 100: x = [-1.17570581 1.38414528], f(x) = 0.9997948561401934
minimum value: 0.9997948561401934, optimal solution: [-1.17570581 1.38414528]
```
因此,最小值为 0.9998,最优解为 (-1.1757, 1.3841)。
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