Metody_optimizatsii
.pdf13
О твет: X max = |
|
|
|
|
|
),9X(5min |
= |
) 4,(2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р имер 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
} ®,extr |
|
max{x 2 x )( |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
2 |
|
1 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
≤ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
x |
2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р ешение. |
|
Д опусти мое |
|
множество |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
задачи |
и зображено |
на ри с.3. Л и ни ями |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровня |
|
|
ц елевой |
функц и и |
|
|
являю тся |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конц ентри чески е квадраты |
с |
|
ц ентром в |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точке |
(2,0) |
и |
|
задаю щ и еся |
|
уравнени ем |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - |
|
|
|
|
2 |
|
} = C, . x x М2и ниmax{мальному |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значени ю ц елевой функц и и соответствует |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
квадрат |
|
|
с |
ми ни мальной |
|
|
стороной, |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пересекаю щ и й допусти мую |
|
|
область. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И з |
графи ка ви дно, что |
|
|
такой квадрат |
|
||||||||||||||||||||||||
будет касаться |
|
грани ц ы |
|
допусти мой |
области |
в двух |
точках. |
К оорди наты |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì |
|
|
1 - 2 |
|
|= 2| | |
| x 2 x |
|
|
которая лежи т |
|
|||||||||||||||||||||||||
точекнаходятся и з услови й: í |
|
|
- = x|2 | 2 |
. Д ля той точки , |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î 1 |
| | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
в первой |
четверти |
≤ |
|
|
1 ≤ |
, |
|
≤ x2 , 0поэтому20 x |
|
си стема при ни мает ви д: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ì |
1 - 2 = 2 |
|
|
|
|
|
x 2x |
|
1 |
4 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
í |
- |
|
|
|
= x2 |
, x |
откуда x1 |
= |
|
|
, x2 |
= |
|
. |
|
|
В торая |
точка си мметри чна данной |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
3 |
|
3 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
î |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и мею т ви д x11 |
,=x21 |
|
|
|||||||||||||
относи тельно оси Ох, |
поэтому ее коорди наты |
|
|
− = . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||
При |
неограни ченном увели чени и |
стороны квадрата, |
ли ни и |
уровня |
будут |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
продолжатьпересекатьдопусти мую область, поэтому |
|
|
|
|
|
yf) x=, +∞( . |
sup |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ω |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О твет: X 1 |
( |
4 |
, |
2 |
X=2 |
|
|
||||
min |
3 |
|
3 |
min |
|
|
|
|
П р имер 4.
Ри с4.
( |
4 |
,− |
2 |
),=), |
1 |
xf )x= +∞, (. |
|
sup |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3 3 |
Ω |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
= |
− |
2 |
→ extr, |
1 |
2 |
x |
) 5 x |
( |
x)(f x, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
x2 |
+ x2 £ 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Р ешение: |
Д опусти мое множество задачи |
|||||||||||||
|
|
и зображено |
на |
ри с.4. |
|
Л и ни ями |
уровня |
|||||||||
|
|
ц елевой |
функц и и |
|
являю тся |
|
ги перболы |
с |
||||||||
|
|
аси мптотами |
x1 =5, x2 |
=0 |
и |
задаю щ |
и еся |
|||||||||
|
|
уравнени ем |
1( − ) 52 |
x= C |
.x |
М и ни мум |
||||||||||
|
|
функц и и |
будет |
|
дости гаться |
при |
С<0, |
|||||||||
|
|
макси мум – |
при |
С>0. |
О бе точки |
являю тся |
||||||||||
|
|
точками |
касани я окружности |
и |
ги перболы . |
|||||||||||
|
|
К оорди наты |
точки |
касани я |
|
находи м, |
|
|
|
|
14 |
(x2 )'x |
|
|
|
|
|
при равни вая |
значени я прои зводны х |
и з |
уравнени й |
ги перболы и |
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1( − |
) 52 x= C , x |
|
окружности . |
Д и фференц и руя |
|
уравне-ни е |
ги перболы |
||||||
получи м |
(x2 )'x = - |
x2 |
. |
И з |
уравнени я |
окружности |
находи м |
|||
x1 - 5 |
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x2 )'x |
= - |
2x1 |
. |
|
||||
|
|
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
2x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
= |
2 |
- 5xx. |
|
||||
2 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
ì |
2 |
= |
|
2 |
- 5xx, |
. |
||
íï |
2 |
|
|
1 |
1 |
|||
ï |
2 |
|
|
2 |
= 3 |
|
|
|
îx1 |
+ x2 |
|
|
В и тоге |
вы пи сы вается равенство: |
|
x2 |
= |
x1 |
, |
т.е. |
|
|
x - 5 |
|
||||||
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
x Д обави в |
уравнени е окружности , |
получи м |
|
си стему: |
x |
≤ 0 , ее реш ени ем являю тся точки |
С учетом услови я x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
1 |
|
|
11 |
|
X max |
|
1 |
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
( |
|
|
, |
|
|
|
|
|
( |
|
|
,- |
|
-), =. |
|
min |
|
= - |
|
|
|
|||||||
2 |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З а да чи для са мо сто ятельно го р еш ения |
|
|
||||||||||||||||
Реш и тьграфи чески задачи нели нейного программи ровани я: |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
1. |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
x |
1 |− |
|
| +5 2 → extrx |
x |
|
||||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
)1 ® extr((- )1x + |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x |
|
|
x |
2 |
- £ +, 16 )1 ( )( 2 x1 + x2 £ , 24 5 |
3 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
x2 ³00£ £, 3 |
|
||||||
3. |
|
|
x1 ³ x2 ³ 0 |
|
0, |
|
|
|
4. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
1 + 3 2 → extr |
x |
|
x |
|
|
|
|
|
2 → extr |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
x x |
|
|
||||||||||||||
x |
|
2 |
|
|
x |
2 |
2 ³ , 9− )3+ (( |
) 5 |
|
|
x1 |
-£ |,-3 | 4 |
|
|
||||||||||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
2 £ , −36 + ) 3 |
|
x2 |
|
|
|
||||||||||||||||
x |
|
|
x |
|
|
|
(( |
|
) 5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£2x1 £ , 6 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
x1 + x2 ³ 8, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 ³ 0 |
|
|
|
|||||||||
|
|
x1 ³ |
|
x2 ³ 0 |
0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
5. |
|
|
|
|
|
|
6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
)22® extr((− |
|
|
||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
)26® extr( 4-(-x |
) 3+ |
|
1x |
|
2 |
)x3+ |
x |
|||||||||||||
|
|
x + x |
2 |
£ , 24 3 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
x |
2 |
+ x2 |
£ , 36 |
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
x1 ³ x2 ³ 0 |
|
3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 ³ x2 ³ 0 |
0, |
|
|
|||||||||||
7. |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
8. |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)x5+ 2( |
1 |
x |
|
2 |
® extr((− |
)x4+ |
x |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ) 7® extr( − |
|
|
) 8 |
|||||||||||||||||
|
|
x1 + x2 £2 , 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 + x2 £ , 302 |
5 |
|
||||||||||||||
|
|
|
x1 + x2 £ 9, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 +2x2 £ , 14 |
|
|
|||||||||||
|
|
x1 ³ x2 ³ 0 |
|
0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 ³ x2 ³ 0 |
0, |
|
|
|||||||||||
9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 )2 ®(extr( − ) + |
15 |
||
1 |
a x x 2 |
||||
|
12 + |
2 £ xa, |
x |
|
(здесьa и b –прои звольны ечи сла) |
|
1 + |
2 ³ 0 |
x |
bx |
|
§ 3. Т ео р ема К уна -Т а ккер а
Рассмотри м задачу опти ми зац и и следую щ его ви да:
|
|
|
|
|
f0 (x) → max, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
fi (x) £ bi ,i = |
|
|
|
|
|
(1) |
||||||||
|
|
|
|
|
1,m,ü |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
x ³ 0 |
|
|
|
|
|
|
ý W |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
þ |
|
|
|
|
||||
Э тазадачадопускаетследую щ ую |
экви валентную |
перезапи сь: |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x³0 |
|
y³0 |
|
Φ x y), |
ãäå, ( |
|
min |
max |
|
|||||
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
å |
|
|
|
|
i i |
|
i |
|
|
y |
0 -x ,³0 |
x ³f, (2))}b |
||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
функц и я Л агранжа задачи (1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
О пред ел ение1. Д войственной задачей кзадаче(1) назы вается задачави да |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
y ³0 |
|
|
|
Φ x |
|
y ) |
, ( |
max |
min |
|||||
|
|
|
|
|
x ³0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
О пред ел ение2. |
Т очка (x0 , y0 ) ³ 0, |
|
x0 ÎRn , y 0 ÎRm , назы вается седловой |
||||||||||||||||
точкой функц и и Л агранжа, если вы полняю тся неравенства |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
0 , 0³ 0 ), y",x ( |
y )Fx£, F( |
||
О пред ел ение2'. |
Т очка (x0 , y0 ) ³ 0, |
x0 ÎRn , y 0 ÎRm , назы вается седловой |
|||||||||||||||||
точкой функц и и Л агранжа, если вэтой точке |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
F 0 |
0 ) = ,y |
(x |
|
F(x,y) = |
|
|
|
max F(x,y)min |
min |
|||||||
|
|
|
|
|
x³0 y³0 |
|
|
|
|
y³0 x³0 |
|
|
|||||||
Замечани е 1. О пределени я 2 и 2' экви валентны . |
|
|
|||||||||||||||||
Т ео р ема 1. (Д ост ат очное условие экст ремума). |
|
|
|||||||||||||||||
Е сли |
(x0 , y0 ) ³ 0, x0 ÎRn , y 0 ÎRm - |
|
седловая точка функц и и Л агранжа для |
||||||||||||||||
задачи (1), то x0 -реш ени езадачи (1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
О пред ел ение3. |
М ножество Ω назы вается регулярны м (по Слейтеру) если |
||||||||||||||||||
сущ ествуетточка x$ ³ 0, такая что f i (x$) < bi ,"i = |
|
|
|
|
|||||||||||||||
1, m |
|
|
|||||||||||||||||
О пред ел ение 3'. М ножество Ω назы вается регулярны м, |
если для лю бого |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
$i |
³ 0, |
|
|
|
|
|
|
|
$i |
) < bi . |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
i=1, m сущ ествуетточка x |
такая что fi (x |
|
|
||||||||||||||||
Замечани е 2. О пределени я 3 и 3' экви валентны . |
|
|
|||||||||||||||||
Необходимое условие |
экст ремума для задач ви да (1) |
формули руется в |
|||||||||||||||||
теоремеК уна- Т аккера. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т ео р ема 2. ( т еоремаКуна-Так кера). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Пусть(1) |
является задачей вы пуклого программи ровани я, множество |
||||||||||||||||
Ω |
регулярно |
по Слейтеру. |
Т огда если |
|
|
x0 -реш ени е задачи |
(1), то |
y( - x(
y)F(x£,
max
|
|
|
y0 ³ 0, y0 ÎRm , |
16 |
(x 0 , y 0 ) - седловая точка функц и и |
|||||
сущ ествует |
что |
|||||||||
Л агранжа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т ео р ема 3. (дифференциальныйвариант |
т еоремы Куна–Так кера) |
|||||||||
Пусть(1) является задачей вы пуклого программи ровани я, афункц и и |
||||||||||
f i (x),i = |
|
|
являю тся непреры вно ди фференц и руемы ми . Д ля того, чтобы |
|||||||
0, m |
||||||||||
точка |
n |
, |
0 |
|
m 0 |
0 |
0 |
функц и и Л агранжа, |
||
|
|
Î ³R , 0быy Îл)(аседловойR, x x точкойy |
необходи мо и достаточно, чтобы вней вы полняли сьуслови я:
|
|
|
|
|
ì |
|
∂F x0 y0 )( |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
£ |
|
|
= , n,10, j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ïa) |
|
|
|
∂x j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ï |
|
∂F x0 y0 )( |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
£ 0,a )yÑ) F,x ( |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
b) |
|
|
|
∂x j |
|
j |
|
|
|
|
= , n,1x, j 0 |
|
|
|
|
T 00 |
|
0 |
)xb |
)(yÑ )Fx , |
|
( |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
ï |
x |
|
|
|
|
|
= 0, |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
í |
|
∂F x0 y0 )( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
í |
|
0 |
0 ³ 0,c Ñ)y) F,x ( |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï y |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ïc) |
|
|
|
∂yi |
|
³ |
|
|
= ,m1, 0,i |
|
ï |
|
|
|
|
) |
T 00 |
0 |
|
Ñy Fx |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
y |
|
|
|
|
=)(0 ) , dy( |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
∂F x0 y0 )( |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, = |
|
|
, m1y |
i 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
ïd) |
|
|
∂yi |
|
i |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Замечани е 3. И з теоремы 1 следует, что при вы полнени и услови й теоремы |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 точка x0 , являю щ аяся реш ени ем си стемы a)-d) ,будетреш ени ем задачи (1). |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Замечани е 4. Е сли в задаче(1) и щ ется ми ни мум функц и и |
|
f 0 (x) , то знак |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
неравенства) меняется напроти воположны й. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Замечани е |
|
5. |
Знаки |
неравенств |
с) |
связаны |
со |
знаками |
|
неравенств |
в |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
ограни чени ях задачи (1) и |
|
по сути |
являю тся экви валентно перепи санны ми |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и сходны ми неравенствами . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Замечани е 6. Н еравенства b) и |
d) |
|
назы ваю тся услови ями |
дополняю щ ей |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
нежесткости . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Замечани е 7. |
|
Е сли услови я вы пуклости в задаченаруш аю тся, то си стема |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a) – d) можетнеи метьреш ени я. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Т ео р ема |
4. |
|
|
Пусть (1) |
|
является задачей вы пуклого программи ровани я, |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
функц и и |
f i (x),i = |
|
|
являю тся непреры вно ди фференц и руемы ми . Е сли |
в |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
0, m |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
точке (x0 , y0 ) ³ 0 |
|
вы полняю тся услови я а)-d) |
теоремы |
3, |
то |
справедли во |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
разложени е |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
å i0 |
|
|
|
0 ) - ( |
|
Ñ0j e(j v, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
i |
|
å |
) = |
|
|
x |
f (3)y |
f |
x |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ix0 I) |
|
|
|
|
(xj0 )J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
гдеv0j = - |
∂F x0 |
y 0 )( |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e j |
- j-ты й орт, |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
∂x j |
|
|
|
³ 0 - неотри ц ательны екоэффи ц и енты , |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I (x0 ) -множество |
|
и ндексов |
|
ограни чени й, |
акти вны х в |
точке |
x0 |
, т.е |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
0 |
= |
f |
|
|
ix |
0 |
=I bx }, |
|
) |
0 |
( = : ({ |
0 |
|
|
xИ j : наоборот({J )x , |
|
если |
в |
точке |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
) = 0}. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
i |
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
j |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(x |
, y$ |
) , |
где x |
ÎW, |
|
= |
|
|
Î |
|
x |
I))y i, |
вы( y(полняетс, я равенство (3), |
то |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
y0 ³ 0, |
y0 Î Rm , |
|
17 |
(x 0 , y 0 ) удовлетворяет услови ям а)- |
||
сущ ествует |
что |
||||||||
d) теоремы 3. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Т ео р ема 5 |
(У словияФ . Дж она) |
Пусть (1) является задачей вы пуклого |
|||||||
программи ровани я, |
множество |
Ω |
регулярно по Слейтеру, функц и и |
||||||
f i (x),i = |
|
|
являю тся непреры вно ди фференц и руемы ми . Д ля того, |
чтобы |
|||||
0, m |
|||||||||
точка x0 бы ла реш ени ем |
задачи |
(1) |
необходи мо и достаточно, |
чтобы |
|||||
сущ ествовалвекторy0 ³ 0, |
y0 ÎRm , такой что вточке(x0 , y0 ) вы полняется |
услови е(3).
Замечани е 8. У слови е(3) означает, что гради ентц елевой функц и и является ли нейной комби нац и ей гради ентов акти вны х ограни чени й, вклю чая услови я
неотри ц ательности . При |
этом гради енты , соответствую щ и е |
ограни чени ям, |
и мею т в разложени и |
неотри ц ательны е коэффи ц и енты , |
а гради енты , |
соответствую щ и е услови ям неотри ц ательности (т.е. еди ни чны е орты ) - неположи тельны е. Т ак, напри мер, нари с. 5 в точкеx* дости гается макси мум функц и и f0 (x) , ав точке xˆ- нет(т.к. векторÑf1(xˆ) войдетвразложени е(3) с
отри ц ательны м коэффи ц и ентом).
Ñf1 (x*)
Ñf0 (x*)
Ñf0 (xˆ) |
x* Ñf2 (x*) |
Ñf1(xˆ)
x Ω
Ñf3 (xˆ)
Ри с5.
Замечани е 9. Е сли услови я неотри ц ательности в задаче(1) отсутствую т, то разложени е(3) перепи сы вается следую щ и м образом:
|
0 |
0 |
å i0Ñ i x0 )f = (y |
|
f |
(x ) |
(3') |
|
||
|
|
|
|
(ix0 I) |
|
|
|
|
|
|
Связь |
между |
при веденны ми |
фактами |
и |
теоремами |
можно |
||||
прои ллю стри роватьвви деследую щ ей табли ц ы |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Ω - регулярно, |
(1) - ЗВ П |
|
|
|
|
|
|
x0 является |
|
|
|
(x0,y0) - седловая |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
реш ени ем задачи |
|
|
|
|
|
|
точкафункц и и |
|
||
(1) |
|
|
|
|
|
|
|
Л агранжаΦ(x, y) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x0 Ω, |
(1) - ЗВ П, |
|
|
|
|
(1) - ЗВ П, |
fi (x) - |
|||
(1) - ЗВ П |
fi (x) - |
|
|
|
|
|
fi (x) - |
непрер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fi (x) − непрер. |
|
|
|
|
|
|
непрер. |
|
ди ффер. |
= |
|
)0 , |
||||||||||||
|
непрер. |
ди фференц . |
|
|
|
|
|
|
|
ди ффер. |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
i(m |
|||||||||||||||||||
|
ди ффер. |
= |
|
)0, , |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
)0 , |
|
|
|
|
||||||
i(m |
|
|
|
|
|
|
i(m |
|
|
|
|
||||||||||||||
= |
|
)0 , Ω - регул. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
i(m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
У слови я Ф . Д жона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
точке(x0,y0) ³ 0 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вы полняю тся |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x0 ÎW |
|
|
|
|
услови я a)-d) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теоремы 3. |
|
||||
Т ео р ема |
6. (ТеоремаКуна-Таккерадлязадач с линейными ограничениями). |
||||||||||||||||||||||||
Пусть(1) |
является задачей вы пуклого программи ровани я, афункц и я f0 (x) |
||||||||||||||||||||||||
является непреры вно ди фференц и руемой. |
Д ля того, чтобы точка x 0 бы ла |
||||||||||||||||||||||||
реш ени ем задачи (1) в случае, |
когдавсеограни чени я ли нейны , необходи мо |
||||||||||||||||||||||||
и достаточно, чтобы сущ ествовалвекторy0 ³ 0, |
y0 ÎRm , |
такой что точка |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n |
, |
|
0 |
|
m |
0 |
0 |
0 |
|
точкойy |
функц и и Л агранжа. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Î ³R , 0быy |
Îл)(асR,едловойx x |
||||||||||||||||
П р имер 1. Н айти реш ени езадачи |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
®xmaxf- =x - |
( |
) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
2 |
-2£, |
|
-x = -x f (x) |
|
|
|
|
|||||
Р ешение. |
|
|
|
|
|
1 , |
2 ³ 0x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Т ак как функц и я |
f0 (x) |
в задаче является вы пуклой |
(вверх) и |
непреры вно ди фференц и руемой, воспользуемся теоремами 6 и 3. Запи ш ем функц и ю Л агранжаданной задачи
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
1 , 2 , 1 ³ 0 |
yx x |
|
||||
В ы пи ш ем услови я экстремумаэтой задачи . |
|
||||||
a)∂Φ x y)( , |
x2 y |
1 |
£ , 0+ = - |
|
∂Φ x y ) |
( , 2x |
2 |
|
|
||||||
∂x1 |
1 |
|
|
∂x2 |
|||
|
|
|
|
|
+ x |
2 |
),+ x- 2 + y F-(x - =x x y |
) |
1 |
1 |
|
y1 £ 0 + = -
b) |
∂F x y)( , |
|
|
|
x1 =y1 |
, 0x1 |
∂F x y)( , |
x12 =y1 , 0x2 + )= - ( 2 |
|||||||||
|
∂x1 |
|
|
|
+ )= - |
( 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂x1 |
|
|
||||
c) |
∂Φ x y)( , |
2x |
x |
2 |
³ , 0+ += - |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
∂y1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
d) |
∂F x y)( |
, |
|
|
|
y |
1 |
y |
1 |
=x , 0x |
1 |
+ ) += - ( 2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
∂y1
Т акая си стемареш ается следую щ и м образом: реш ается си стемаравенств b) и d), азатем полученны еточки подставляю тся в неравенстваа), с ) и услови я неотри ц ательности и проверяю тся.
И так, реш и м си стему
ì − |
+ |
|
(= 0, |
|
19 |
||
1 |
x y) |
2x |
|||||
ï |
|
1 |
1 |
|
|
||
|
|
|
(= 0-, |
x +y) |
2x |
||
í |
|
|
|
||||
|
2 2 |
1 |
|
|
|||
ï |
|
|
|
( |
= 0, |
y +x)-2 +x |
|
î |
|
|
|
1 1 |
2 |
|
|
И з последнего равенстваследует, что ли бо y1 = 0 , ли бо 1 + 2 = x2 . Е слx и
y1 = 0 , то и з первы х двух равенствследует, что 1 = 2 = 0x. Подставиx |
м |
полученную точку (0,0,0) в неравенства. У слови я неотри ц ательности , |
|
очеви дно, вы полнены , однако неравенство с) наруш ено ( -2+0+0³0 - |
|
неверно). |
|
Значи т y1 ¹ 0 , т.е. |
1 |
+ |
2 = x2 . В ыxрази м 2 = -xx1 и2подстави м впервы е |
|||||
дваравенства. |
|
|
|
|
|
|
||
ì |
1 |
(= 0-, |
x +y) |
2x |
|
|
||
í |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=( 0, -x) |
2 +y)(-4 +x2 |
|
||
î |
|
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
1 |
1 |
|
|
||
Рассмотри м случай x1 = 0 Þ 2 = |
, 1 = 4 .xПодставиy 2 |
м внеравенстваточку |
(0,2,4). У слови я неотри ц ательности вы полнены , однако первоенеравенство в а) наруш ено (0+4≤ 0 -неверно).
Р
Рассмотри м случай x1 = 2 Þ |
2 = , 1 = 4 .xВ yданной0 |
точкенаруш ено второе |
||||||
неравенство ва) (0+4≤ 0 -неверно). |
|
|
|
|
|
|||
О стался случай |
ì |
1 |
1-= 0 +y 2x |
, |
, |
1 |
= 2 |
y= 1 |
|
í |
|
1 = 0 +y-4 +x2 |
|
|
|
2 1 |
|
|
î |
1 |
|
|
|
|
|
В точке(1,1,2) всенеравенства(вт. ч. услови я неотри ц ательности )
вы полнены , следовательно, онаявляется седловой точкой, аточка x* = (1,1) -
точкой условного макси мума.
П р имер 2. Провери ть, является ли точкаx = (4,0) реш ени ем задачи
2 |
2 |
|
|
5 3 |
4 |
1 |
x+x® minx x+ |
||||
2 |
1 |
2 |
|
|
|
x1 + x2 ³ 4 |
|
|
|
|
|
x1 , x2 |
³ 0 |
|
|
|
|
Р ешение. Д анная точкаявляется допусти мой. В оспользуемся ди фференц и альны м вари антом теоремы К уна- Т аккера, для чего перепи ш ем задачу следую щ и м образом:
Þx =Þ1 x
1
|
|
|
0 |
|
2 |
|
|
x2 |
® maxx x- |
x -f5 =x - |
4 |
|
3 ( |
) |
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x |
2 |
x-4£f x- = - ( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
x1 , x2 |
³ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В точке (4,0) акти вны ми |
являю тся |
|
ограни чени я - |
- |
£ - |
x |
2 |
³ x0 . |
x4, |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
Посчи таем |
|
гради енты |
|
|
|
Ñ |
= - |
- |
- |
- |
|
x ) ; |
4x |
0 |
10x ; |
|||
Ñf0 |
|
|
) ; 16Ñf;1 |
24x = (- )-0,()14. |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
2 |
||||
= - |
- |
;1Разложени( ( ) |
е (3) |
и меет ви д: |
(-24; - |
|
|
|
||||||||||
16)= y1 |
- - |
- v2 |
)1,. О0(тсю да)1(y,11= |
v2 = -8 . Т акка; квопти24 |
мальной точке |
|
|
|||||||||||
должны |
вы полняться неравенства y1 ³ |
v2 ³ |
, 0данна0, я точка x = (4,0) не |
|
|
20
является реш ени ем задачи.
П р имер 3.
x |
2 |
x |
2 |
® max− |
- |
( ) 3 |
1 |
|
|
2 |
|
|
|
x |
3 |
x |
2 |
£ 0 + - |
)- |
(1 |
1 |
|
|
|
|
|
x1 , x2 ³ 0
Р ешение. Н ари с. 6 и зображено допусти моемножество данной задачи.
1
1
Ри с6.
М ножество неявляется вы пуклы м, но и з графи кави дно, что реш ени ем задачи является точка x* = ). Запи0,(1 ш ем услови я К уна-Т аккераи провери м, вы полняю тся ли они вданной точке.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
3 |
- x2 ), - x |
)+ y 1((- x |
F- |
-x= ) 3 x |
|
y ( |
)( , |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
1 |
1 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
yx1 ³x20 |
, |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
∂F x y)( , |
|
|
|
|
|
|
|
2 £y , 0 - ) |
∂Φ x y )( , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
a) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x x |
|
-1( 2 |
+3 |
=6-2x |
2 |
y £ 0 - = - |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
∂x1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
∂x2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
b) |
∂F x y)( , |
|
|
|
|
|
|
|
2 x = |
|
∂F x y)( , |
-1(x |
+3 |
=6- ( x2 =y |
|
, 0x |
|
- )= - ( 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x, 0 |
y)-x ) |
|
1 |
2 |
||||||||||||||
|
|
|
∂x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 1 1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
c) |
∂F x y)( |
, |
|
|
x 3 |
x |
2 |
³ , 0- = - ) |
|
|
(1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
∂y1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
d)∂F x y)( , |
|
|
|
3 |
|
2 |
yy =x0 |
)x- = |
|
)- |
1(( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
∂y1 |
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В точке(1,0) первоеуслови еуженаруш ается, т.к. –2+6 >0. Следовательно, |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
точкаопти муманеудовлетворяетси стемеа) - d). Э то прои зош ло потому, что |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
гради енты ограни чени й невы пуклой задачи оказали сьли нейно зави си мы в |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
точке(1,0). ( |
А кти вны ми ограни чени ями являю тся |
f1 |
и услови е |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
f |
2 |
= x |
2 |
³ 0 . Ñf |
1 |
|
= - )1, Ñ, 0(f |
+)Ñ0,f(1 = 0 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З а да чи для са мо сто ятельно го |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р еш ения |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
1.Н айти условны й экстремум в задачах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
) |
1 + x12 →xmax |
|
|
|
|
|
|
2) |
|
|
x1 → max |
|
|
|
|||||||||||||||||||
12 + 22 £x1 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
1 )3 |
|
|
2 £ 0 +x - 1 -x |
||||||||
1 , 2 ³ 0x x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 ³ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
1 |
|
|
2 |
|
2 |
- 5 2 |
+®x max-33 |
x ) |
) |
|
|
( |
2 |
|
-)x42 |
)®xmax( |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
12 |
+ |
22 £ 10x, |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
+ |
|
|
22 £ 16x |
x |
|
|||||||||||||
1 |
|
2-£ 5 + x 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - 2 ³ x4 |
x |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
- |
λ |
2 + |
2 |
® |
5max x |
|
|
|
6) |
|
|
|
1 |
|
+ |
1 |
|
® max |
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
) ) |
|
|
x1 |
|
x2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
12 |
+ |
22 £x1 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
1 |
£ 1 |
|
|
|
||||||||||||||
x1 ³ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
при |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
0, λ |
|
-,1=λ, |
,=λ |
|
|
|
|
=λ |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
+ |
x2 → minx 28 |
x |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
) |
|
x7 x®xmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
2 |
|
||||||
|
|
|
31 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
31 |
+£ 6, +x |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+£ 9, + x |
x |
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
£+ 8 |
3 |
x+ x |
1 |
2 |
x x x x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
1 |
|
³ 0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
2 |
2 |
x2 +®x9min+ x |
) |
2 |
|
|
x3 ® minx 4-+ x2 + |
||||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
1 |
|
|
13 |
2 |
|
|
|
|
|
31 |
-£ 5,2 + x x 2x |
|
|
|
31 -£ 40,2 + x3 |
x3 |
||
|
|
|
31 +£ 3,2 + x x |
|
|
|
31 -= 3,2 + x |
x 2x |
||||
|
|
x1 ³ 0 |
|
|
|
|
x2 ³ 0 |
|
|
|
|
|
|
) |
x −x |
|
1 |
x2 ®-xmax+ +e |
11 |
1 |
2 |
2 |
x |
|
+x |
|
1 |
2 |
2 |
|
e53 ® min4 |
|||||||
|
|
|
1 + |
2 |
£ x1, x |
|
|
|
31 +£ 1,2 +x |
x |
|
|
|
|
1 ³ , |
2 |
³ 0 x x 0 |
|
|
, |
, 31 ³ 0 2 x³ 0 x x 0 |
2.Д оказать, что определени я 2 и 2' экви валентны .
3.Д оказать, что определени я 3 и 3' экви валентны .
4.Д оказатьзамечани е2 ктеореме5.
5.Сформули роватьи доказатьтеоремы , соответствую щ и еди агональны м связям при веденной табли ц ы .
6.Реш и тьзадачу и з при мера3 си спользовани ем расш и ренной функц и и Л агранжа.
7.Провери ть, является ли точка x* реш ени ем данной задачи
x2 10
8x
-5 +x)
|
|
|
|
|
22 |
* = |
|
|
|
* = |
5)1. 5;2.1 ( x |
|
|
8)1. 4;02. ( x |
|||
2 |
2 |
x2x®+ minx - |
|
|
2 |
2 |
1 |
x 8 ® minx2x -+ x - |
1 |
2 |
1 |
|
|
1 |
2 |
2 |
|
2 |
2 |
1 |
2 |
£ 0, |
+-x 4 -x 4x x 4 + |
2 £ 4,x x2 |
||
1 |
2 |
|
|
1 |
2 |
|
||
1 + 2 ³ x4, |
x |
|
|
|
1 + 2 ³ 3, |
x 3x |
||
1 ³ , 2 ³ 0 x x 0 |
|
|
1 ³ , 2 ³ 0 x x 0 |
§ 4. М ето ды о дно мер но йминимиза ции
В данном параграферассматри ваю тся задачи одномерной ми ни ми зац и и , т.е. задачи ви да
f (x) → min
x R .
Поведени е реальны х фи зи чески х и экономи чески х си стем редко опи сы ваю тся в ви де задачи одномерной ми ни ми зац и и , чащ е таки е задачи возни каю тнаэтапевы боравели чи ны ш агавпроц ессеми ни ми зац и и функц и и
многи х переменны х. |
|
|
|
|
|
Задачи |
одномерной ми ни ми зац и и могут бы ть реш ены |
с помощ ью |
|||
необходи мы х и достаточны х услови й |
безусловного экстремума. О днако, |
||||
|
|
|
(x) |
df |
|
проблемаполучени я реш ени я уравнени я |
|
|
= 0 можетоказаться весьма |
||
|
dx |
||||
сложной. |
Болеетого, в практи чески х задачах функц и я f (x) |
можетбы тьне |
заданав анали ти ческом ви деи ли неявляться ди фференц и руемой. Поэтому актуальны ми являю тся методы получени я чи сленного реш ени я поставленной задачи, которы епозволяю тнайти реш ени езадачи снеобходи мой точностью .
Д ля |
чи сленны х |
методов реш ени я |
задач одномерной |
ми ни ми зац и и |
|||||||||||
ти пи чно задани е апри орной и нформац и и |
о положени и точки |
ми ни мума с |
|||||||||||||
помощ ью |
начального |
промежутка |
|
неопределенности |
= L0 b0 []a. 0 , |
||||||||||
Предполагается, что точками ни мума x* |
при надлежи тпромежутку L0 , но ее |
||||||||||||||
точноезначени енеи звестно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
К ак прави ло, результатом работы |
чи сленны х алгори тмов одномерной |
||||||||||||||
ми ни ми зац и и |
является |
некоторы й |
|
заклю чи тельны й |
промежуток |
||||||||||
неопределенности LN ( N |
- чи сло прои зведенны х ти повы х вы чи слени й в |
||||||||||||||
проц ессе работы |
данного алгори тма). В |
|
качестве одной и з характери сти к |
||||||||||||
чи сленны х |
методов |
вы ступает |
вели чи на |
относи тельного |
уменьш ени я |
||||||||||
начального промежутканеопределенности R(N) = |
|
|
LN |
|
. |
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
L0 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Больш и нство |
и звестны х |
методов |
одномерной |
ми ни ми зац и и |
|||||||||||
при меняется для классауни модальны х функц и й. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
О пред ел ение 1. |
Ф ункц и ю |
f (x) будем назы вать уни модальной на отрезке |
|||||||||||||
a0 b0 [], есл, и онаопределена во всех точках отрезка a0 b0 [] |
и , сущ ествует |