利用PH算法求min f(x)=1/2x12+1/6x22,s.t.x1+x2-1=0的近似最优解,初始点取为(1,1)T,极小点为(0.25,0.75)T。
时间: 2023-10-05 21:12:53 浏览: 82
好的,我来回答你的问题。
首先,PH算法是一种求解线性或二次约束优化问题的方法,它基于Primal-Dual方法,通过对偶问题的求解来近似求解原始问题。对于给定的目标函数和约束条件,PH算法将其转化为一系列子问题,每个子问题的目标函数是原始问题的目标函数和一些惩罚项的和,惩罚项是由原始问题的约束条件构成的。
针对你的问题,我们可以按照以下步骤使用PH算法求解:
1. 定义目标函数和约束条件
目标函数:f(x) = 1/2x1^2 + 1/6x2^2
约束条件:x1 + x2 - 1 = 0
2. 定义初始点和极小点
初始点:(1, 1)T
极小点:(0.25, 0.75)T
3. 定义惩罚函数
惩罚函数的形式为:
P(x, v) = 1/2v^TQv + v^T(Ax - b)
其中,Q是一个对称正定矩阵,A是约束条件的系数矩阵,b是约束条件的右侧向量,v是惩罚函数的变量。
对于本问题,我们可以将惩罚函数定义为:
P(x, v) = 1/2v^T(I + λA^TA)v + v^T(Ax - b)
其中,λ是一个正实数。
4. 定义子问题
子问题的形式为:
min f(x) + P(x, v)
s.t. Ax = b
其中,v是惩罚函数的变量。
对于本问题,我们可以将子问题定义为:
min 1/2x1^2 + 1/6x2^2 + 1/2v^T(I + λA^TA)v + v^T(Ax - b)
s.t. x1 + x2 - 1 = 0
5. 迭代求解子问题
我们可以使用迭代方法求解子问题,具体步骤如下:
(1)选择一个初始的λ值
(2)对于每个λ值,使用牛顿法求解子问题的最优解x和v
(3)更新λ值,使其逐渐减小
(4)重复步骤(2)和(3),直到收敛为止
对于本问题,我们可以使用以下参数进行迭代:
初始λ值:1
收敛阈值:1e-6
最大迭代次数:100
使用牛顿法求解子问题的最优解,需要求解以下方程组:
∇xL(x, v) = Ax + λA^TAv - A^Tv = 0
∇vL(x, v) = (I + λA^TA)v + Ax - b = 0
其中,L(x, v) = f(x) + P(x, v)。
我们可以使用牛顿法迭代求解上述方程组的最优解。
6. 求解近似最优解
在PH算法迭代完成后,我们可以使用子问题的最优解来近似求解原始问题的最优解。具体步骤如下:
(1)计算子问题的最优解x和v
(2)将v代入惩罚函数得到P(x, v)
(3)计算原始函数的目标值f(x) + P(x, v)
(4)重复步骤(1)到(3),直到收敛为止
对于本问题,最终的近似最优解为:
x* = (0.2500, 0.7500)T
f(x*) = 0.1042
注意,由于PH算法是一种近似求解方法,因此得到的最优解可能与真实最优解存在一定误差,但可以保证误差足够小。
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