10《运筹学》(第四版)非线性规划无约束优化
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垫墼兰£望叁兰堑圭兰垒篁塞1第一章预备知识§1.1共轭梯度方法§1.1.1引言共轭梯度法足最优化中最常用的方法之一。
它具有算法简便,存储需求小等优点,十分适合于大规模优化问题.在石油勘探,大气模拟,航天航空等领域出现的特大规模的优化问题是常常利用共轭梯度法求解。
在所有需要计算导数的优化方法中,最速下降是最简单的,但它速度太慢。
拟牛顿方法收敛速度很快,被广泛认为是非线性规划的最有效的方法。
但拟牛顿法需要存储矩阵以及通过求解线性方程组来计算搜索方向,这对于求解诸如上述问题等一些大规模问题几乎是不太可能办到的,共轭梯度法在算法的简便性,所需存储量等方面均与最速下降法差别不大,而收敛速度比最速下降法要快。
非线性共轭梯度法的收敛性分析的早期工作主要由Fletcher,Powell,Beale等学者给出的,近年来,Nocedal,Gilbert,Nazareth等学者在收敛性方面得到了不少的结果,使得共轭梯度法的研究由又热了起来.我国的学者也在共轭梯度法的理论研究中也取得了一定的成绩。
例如中科院应用数学所的韩继业,戴口等.§1.1.2共轭方向法共轭梯度法最本质的是共轭性质,共轭性是正交的一种推广。
定义1.1.2.1:设W∈咿×n对称正定,dl,d2,…,d。
是咿中的一组非零向量,如果盯Adj=0,(i≠J).(1.1)则称d1,d2,…,d。
是相互A一共轭。
显然可见,如果dl,d2,…,d。
相互A一共轭,则它们是线性无关的。
设J是单位阵则知,一共轭就是正交。
一般共轭方向法步骤如下:算法1.1.2.1:(一般共轭方向法)给出∞+的初始点Xl,步l:计算gl=g(X1).步2:计算dl,使(f{’9l<0.步3:令女=1.步4:计算口k和Xk+1,使得f(xk-F‘1kdk)。
I。
j11,‰十“呶),Xk+1=Xk+v。
kdk.步5:计算以+l使得d矗1Gdj=0,J=1,2,…k.步6:令k:=k+1,转步4.共轭方向法的一个基本性质是:只要执行精确线性搜索,就能得到二次终止性,这就足下面的共轭方向法基本定理。