1

Решение задач оптимизации градиентным методом:

1) построить линии уровня функций;
2) найти минимум функции f(x,y)= 18х2+12х+15у2+17у+10 градиентным методом с постоянным шагом;
3) построить траектории спуска по данным, полученным в результате выполнения пункта 2. Поиск минимального значения функции выполнить в Matlab.

Вот что сделала:

subplot(221)
ezsurf('18.*x.^2+12.*x+15.*y.^2+17.*y+10;',[-2 2],[-2 2])
x0=[0.5;0.5];
subplot(222)
[x, f, e_flag, inform] = fminsearch('18*x(1)^2+12*x(1)+15*x(2)^2+17*x(2)+10;', x0)
[x,y]=meshgrid([-20:0.5:2,-20:0.5:2]);
z=18.*x.^2+12.*x+15.*y.^2+17.*y+10;
[CMatr, h] = contour(x,y,z); 
clabel(CMatr, h);
grid on

Хотелось бы спросить, правильно ли пункт 1 и 2? И не понимаю, как сделать 3, подскажите, пожалуйста!

1
  • @apreliya1991, Согласно правилам форума, вопросы не должны сводиться к решению либо завершению учебных заданий за учащихся. Пожалуйста, уточните, что вы сделали сами и что не получилось.
    – abalckin
    12 мар 2015 в 12:47

1 ответ 1

2

Вот пример решения Вашей задачи методом наискорейшего спуска. Начальная точка задана как [5.; 5.]. Если что можете поменять. Шаг алгоритма равен 0.001. Слишком большой не ставьте - алгоритм станет не устойчивым.

function [xopt,fopt,niter,gnorm,dx] = grad_descent(varargin)
% grad_descent.m demonstrates how the gradient descent method can be used
% to solve a simple unconstrained optimization problem. Taking large step
% sizes can lead to algorithm instability. The variable alpha below
% specifies the fixed step size. Increasing alpha above 0.32 results in
% instability of the algorithm. An alternative approach would involve a
% variable step size determined through line search.
%
% This example was used originally for an optimization demonstration in ME
% 149, Engineering System Design Optimization, a graduate course taught at
% Tufts University in the Mechanical Engineering Department. A
% corresponding video is available at:
% 
% http://www.youtube.com/watch?v=cY1YGQQbrpQ
%
% Author: James T. Allison, Assistant Professor, University of Illinois at
% Urbana-Champaign
% Date: 3/4/12

if nargin==0
    % define starting point
    x0 = [5 5]';
elseif nargin==1
    % if a single input argument is provided, it is a user-defined starting
    % point.
    x0 = varargin{1};
else
    error('Incorrect number of input arguments.')
end

% termination tolerance
tol = 1e-6;

% maximum number of allowed iterations
maxiter = 1000;

% minimum allowed perturbation
dxmin = 1e-6;

% step size ( 0.33 causes instability, 0.2 quite accurate)
alpha = 0.001;

% initialize gradient norm, optimization vector, iteration counter, perturbation
gnorm = inf; x = x0; niter = 0; dx = inf;

% define the objective function:
f = @(x1,x2) 18*x1^.2+12.*x1+15*x2^.2+17*x2+10

% plot objective function contours for visualization:
figure(1); clf; ezcontour(f,[-5 5 -5 5]); axis equal; hold on

% redefine objective function syntax for use with optimization:
f2 = @(x) f(x(1),x(2));

% gradient descent algorithm:
while and(gnorm>=tol, and(niter <= maxiter, dx >= dxmin))
    % calculate gradient:
    g = grad(x);
    gnorm = norm(g);
    % take step:
    xnew = x - alpha*g;
    % check step
    if ~isfinite(xnew)
        display(['Number of iterations: ' num2str(niter)])
        error('x is inf or NaN')
    end
    % plot current point
    plot([x(1) xnew(1)],[x(2) xnew(2)],'ko-')
    refresh
    % update termination metrics
    niter = niter + 1;
    dx = norm(xnew-x);
    x = xnew;

end
xopt = x;
fopt = f2(xopt);
niter = niter - 1;
% define the gradient of the objective
function g = grad(x)
g = [36*x(1) + 12; 30*x(2) + 17];
2
  • Здравствуйте, конечно спасибо что не прошли мимо моей темы, но я думаю это не то что мне нужно, я конечно может ошибаюсь, но мне надо траектория спуска по данным полученным в задании 2, а не просто по функции, может конечно я перемудрила... Или я может что-то просто не понимаю??? 13 мар 2015 в 11:01
  • Ну если под "заданием 2" вы понимаете пункт 2 вопроса, то все правильно. Я немного обновил ответ, добавил одну строчку. Попробуйте еще раз. Если и опять что-то непонятно - постарайтесь точнее сформулировать что же.
    – abalckin
    13 мар 2015 в 14:04

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими пользовательским соглашением, политикой конфиденциальности и политикой о куки

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.