最优化方法大作业答案

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1.用薄钢板制造一体积5m 3,长度不小于4m ,无上盖的货箱,要求钢板耗量最小。确定货箱的长x 1、宽x 2和高x 3。试列出问题的数学模型。

解:min 32312122x x x x x x z ++= s.t 5321=x x x 41≥x 0,,321≥x x x

2.将下面的线性规划问题表示为标准型并用单纯形法求解

max f=x 1+2x 2+x 3

s .t .2x 1+x 2-x 3≤2 -2x 1+x 2-5x 3≥-6 4x 1+x 2+x 3≤6 x i ≥0 i=1,2,3 解:先化标准形:

Min 321x x x z -+=

224321=+-+x x x x 6525321=++-x x x x

646321=+++x x x x

列成表格:

1

2

1

610011460105122001112-----

可见此表已具备1°,2°,3°三个特点,可采用单纯形法。首先从底行中选元素-1,由2/2,6/2,6/4最小者决定选第一行第一列的元素2,标以记号,迭代一次得

1

2

1

2102310401162010021212

11--------

再从底行中选元素-2/3,和第二列正元素1/2,迭代一次得

1

2

12

32

30

210231040116201002121211-

------

再从底行中选元素-3,和第二列正元素2,迭代一次得

4

2

3

3

410120280114042001112---

再迭代一次得

10

2

30

2

10

6

221023

1010213000421021013--

选取最优解:

01=x 42=x 23=x

3. 试用DFP 变尺度法求解下列无约束优化问题。

min f (X )=4(x 1-5)2+(x 2-6)2

取初始点X=(8,9)T ,梯度精度ε=0.01。 解:取I

H

=0

,初始点

()

T

X 9,8=

2

22

1)6()5(4)(-+-=x x x f

⎥⎦

⎣⎡--=∇122408)(2

1

x x x f

⎪⎪⎭

⎝⎛=∇624)()

0(x

f

T

x f d )

6,24()()

0()

0(--=-∇=

)

0(0)

0()

1(d

x

x

α+=

T

)

69,248(00αα--=

]

)669()5248(4min[)(min 2

02

0)

0(0)

0(--+--⨯=+αααd

x

f 0

)6()63(2)24()2458(8)

(00)

0(0)

0(=-⨯-+-⨯--=+ααα

αd d x

df

13077

.0130

170≈=

α

⎪⎪⎭

⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21538

.886153.46

2413077.098)

1(x

⎪⎪⎭

⎝⎛-=∇43077.410784.1)()

1(x

f

进行第二次迭代:

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--=-=78463.013848.31)

0()

1(x

x

δ

⎤⎢⎣⎡--=∇-∇=56924.110783.25)()(1)

0()

1(x

f x

f γ

1

010

1101

1

101γ

γγγγδδδH H

H H H T

T

T

T

-

+

=

03172

.8011=γδT

86614

.6321101==γγγγH T

⎣⎡=61561.046249

.246249.285005.911T

δδ

⎣⎡==46249.240022

.3940022.3940363.630110

110T

T

H

H γγγγ

所以:

⎪⎭

⎝⎛--=0038.103149

.003149.012695.01H

⎪⎪⎭

⎝⎛-⨯⎪⎪⎭⎫

⎝⎛---=∇-=43076.410784

.10038.103149.003149.012695.0)()

1(1)

1(x

f H d

⎪⎪⎭

⎝⎛-=48248

.428018.0

令 )

1(1)

1()

2(d

x x α+=

利用

)

()

1()

1(=+α

αd d

x

df ,求得49423.01=α,所以

⎪⎪⎭

⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫

⎝⎛=+=21538.213848.021538.886152.449423.0)

1()

1()

2(d

x

x

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=65

)()

2(=∇x

f ,于是停,)

2(x 即为最优解。