第8章 最优化方法
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最优化理论课程名称:最优化理论英文译名:Optimization Theory课程编码:070102X07适用专业:信息与计算科学课程类别:专业选修学时数:64 学分:4编写执笔人:余东明审定人:高仕龙编写日期:2005/04/15一、课程的性质、目的和任务最优化理论是现代应用数学的一个重要分支,是一门应用广泛、实用性强的学科。
它所研究的问题是讨论在众多的方案中什么样的方案最优以及怎样找出最优方案。
通过最优化理论和方法的学习,使学生得到良好的数学训练,培养学生的抽象思维能力和解决实际问题的能力。
二、课程教学内容及教学基本要求:第一章概述(2学时)1、教学内容:学科简述,线性规划与非线性规划问题。
2、教学目的及要求:了解学科发展历程。
理解优化理论包含的内容。
掌握线性规划与非线性规划的定义,形式和性质。
第2 章凸集与凸函数(4学时)1、教学内容:凸集,凸函数。
2、教学目的及要求:了解本学科的研究内容、重要进展及发展趋势。
理解凸集、凸函数等基本概念,凸集,凸函数的几何意义。
掌握凸集、凸函数等基本概念,定理和判定理。
第3 章线性规划的基本性质(4学时)1、教学内容:标准形式及图解法,基本性质。
2、教学目的及要求:了解线性规划解的方法与计算机实现方法。
理解与线性规划有关的定理,性质。
掌握线性规划的性质,涉及相关的定理,计算方法。
第4章单纯形方法(6学时)1、教学内容:单纯形方法,两阶段法与大M法,退化情形,修正单纯形法,变量有界的情形,分解算法。
2、教学目的及要求:了解解的有效性和时间性。
理解变量有界的情形,分解算法。
掌握线性规划的基本性质、单纯形法、修正单纯形法,对偶理论等线性规划的基本理论和方法。
第5章对偶原理及灵敏度分析(6学时)1、教学内容:线性规划中的对偶理论,对偶单纯形法,原始—对偶算法,灵敏度分析。
2、教学目的及要求:了解对偶理论和灵敏度分析的作用和意义。
理解有关算法收敛性的理论。
掌握线性规划中的对偶理论,对偶单纯形法算法和原始—对偶算法,并能借助算法进行一些计算。
最优化方法-习题解答张彦斌计算机学院2014年10月20日Contents1第一章最优化理论基础-P13习题1(1)、2(3)(4)、3、412第二章线搜索算法-P27习题2、4、643第三章最速下降法和牛顿法P41习题1,2,374第四章共轭梯度法P51习题1,3,6(1)105第五章拟牛顿法P73-2126第六章信赖域方法P86-8147第七章非线性最小二乘问题P98-1,2,6188第八章最优性条件P112-1,2,5,6239第九章罚函数法P132,1-(1)、2-(1)、3-(3),62610第十一章二次规划习题11P178-1(1),5291第一章最优化理论基础-P13习题1(1)、2(3)(4)、3、4 1.验证下列各集合是凸集:(1)S={(x1,x2)|2x1+x2≥1,x1−2x2≥1};需要验证:根据凸集的定义,对任意的x(x1,x2),y(y1,y2)∈S及任意的实数λ∈[0,1],都有λx+(1−λ)y∈S.即,(λx1+(1−λ)y1,λx2+(1−λ)y2)∈S证:由x(x1,x2),y(y1,y2)∈S得到,{2x1+x2≥1,x1−2x2≥12y1+y2≥1,y1−2y2≥1(1)1把(1)中的两个式子对应的左右两部分分别乘以λ和1−λ,然后再相加,即得λ(2x1+x2)+(1−λ)(2y1+y2)≥1,λ(x1−2x2)+(1−λ)(y1−2y2)≥1(2)合并同类项,2(λx1+(1−λ)y1)+(λx2+(1−λ)y2)≥1,(λx1+(1−λ)y1)−2(λx2+(1−λ)y2)≥1(3)证毕.2.判断下列函数为凸(凹)函数或严格凸(凹)函数:(3)f(x)=x21−2x1x2+x22+2x1+3x2首先二阶导数连续可微,根据定理1.5,f在凸集上是(I)凸函数的充分必要条件是∇2f(x)对一切x为半正定;(II)严格凸函数的充分条件是∇2f(x)对一切x为正定。
最优化方法
任课教师:赵俊锋
联系方式:zhaojf@
办公地点:勇字楼506
教材及主要参考书目
●实用最优化方法(第三版),唐焕文,秦学志
●应用最优化方法及MATLAB实现,刘兴高,胡云卿●最优化理论与方法,袁亚湘,孙文瑜
●非线性规划(第2版),宋士吉等译
●最优化计算方法,陈开周编
答疑安排
考核方式
学科总成绩
平时成绩
(30%)
课堂考勤(40%)平时作业
(30%)
课堂表现
(30%)
期末成绩
(70%)
课堂讨论
编程计算
闭卷考试
具体内容
●第一章绪论
●第二章无约束最优化方法●第三章约束最优化方法●第四章人工智能优化算法●第五章多目标优化算法
一
绪论最优化问题模型及分类最优化问题举例
课程简介二三四最优化问题数学基础。