最优化方法及其matlab程序设计答案

最优化方法及其matlab程序设计 马昌凤版 课后答案 杭电课件

最优化方法-习题解答

张彦斌计算机学院2014年10月20日

Contents

1第一章最优化理论基础-P13习题1(1)、2(3)(4)、3、42第二章线搜索算法-P27习题2、4、63第三章最速下降法和牛顿法P41习题1，2，34第四章共轭梯度法P51习题1，3，6(1)5第五章拟牛顿法P73-26第六章信赖域方法P86-8

7第七章非线性最小二乘问题P98-1，2，68第八章最优性条件P112-1，2,5,6

9第九章罚函数法P132，1-(1)、2-(1)、3-(3),610第十一章二次规划习题11P178-1（1），5

14710121418232629

1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≥1

(1)

南通广播电视大学

2011年--2012年第一学期

教 案

系（ 部 ） 艺术传媒学院

教师姓名

课程名称 MATLAB程序设计

授课班级 09电气自动化

总 时 数 36

授课日期 9/19 授课时数 4 授课形式 讲 授 实验 第一章 数值计算功能 1.1 矩阵及其运算 授课章节名称 1.2 微分和积分 1.3 MATLAB与线性代数 教学目的 通过对本章的学习，读者可以编写简单且功能完善的MATLAB 7程序，从而解决各类基本问题，用户可以通过本章逐步掌握MATLAB 7的数值计算方法 1 矩阵的生成和基本的数值运算 2 稀疏型矩阵的生成和基本操作 3 数值微分的求解方法 教学重点、难点 更新、补充、删节内容 概率统计 （删节） 课外作业 打印稿或电子稿（附后） 课后体会 MATLAB 是工程计算的非常实用的软件，可以用于进行数字系统仿真，建模，图像处理，simlink仿真分析，高数中的相关数学运算，因此，MATLAB的应用领域非常广泛，对学生的学习有很大帮助。

授课主要内容或提纲 使用教具、挂图

题目：分别用最速下降法、FR共轭梯度法、DFP法和BFGS法求解问题：

22minf(x)?x1?2x1x2?4x2?x1?3x2

取初始点x(1)?(1,1)T，通过Matlab编程实现求解过程。 公用函数如下：

1、function f= fun( X ) %所求问题目标函数

f=X(1)^2-2*X(1)*X(2)+4*X(2)^2+X(1)-3*X(2); end

2、function g= gfun( X ) %所求问题目标函数梯度

g=[2*X(1)-2*X(2)+1,-2*X(1)+8*X(2)-3]; end

3、function He = Hess( X ) %所求问题目标函数Hesse矩阵 n=length(X); He=zeros(n,n); He=[2,-2; -2,4];

End

解法一：最速下降法

function [ x,val,k ] = grad( fun,gfun,x0 ) %功能：用最速下降法求无约束问题最小值

%输入：x0是初始点，fun和gfun分别是目标函数和梯度 %输出：x、val分别是最优点和最优值，k是迭代次数 maxk=5000;%最大迭代次数 rho=0.5;sigm

1.编写程序：计算1/3+2/5+3/7+……+10/21

法一： s=0;

for i=1:10

s=s+i/(2*i+1); end ss =

4.4096 法二：

sum((1:10)./(3:2:21)) ans =

4.4096

2.编写程序：计算1~100中即能被3整除，又能被7整除的所有数之和。

s=0;

for i=1:100

if mod(i,3)==0&&mod(i,7)==0 s=s+i; end,end ss =

210

3.画出y=n！的图（1<=n<=10）,阶乘的函数自己编写，禁用MATLAB自带的阶乘函数。

x=1:10; for i=1:10

try y(i)=y(i-1)*i; catch y(i)=1; end,end plot(x,y)

43.532.521.510.50x 10612345678910

4.一个数恰好等于它的因子之和，这个数就称为完数。例如，6的因子为1，2,3，而6=1+2+3，因此6就是一个完数。编程找出2000以内的所有完数。

g=[];

for n=2:2000 s=0;

for r=1:n-1

if mod(n,r)==0

最优化方法习题1答案

《最优化方法》（研究生）期末考试练习题答案

二.简答题

min -5y1 9y2, s.t. 4y1 3y2 3, -2y1 y2 2, 1．

3y1 4y2 8, y1,y2 0;

x3 x4 0, （以x1为源行生成的割平面方程） 2．

注意：在x1为整数的情况下，因为x3,x4 0，该方程自然满足，这是割平面的退化情形

1

656

111

x3 x4 , （以x2为源行生成的割平面方程）

442

3．

a1 0,b1 3

1 a1 0.382(b1 a1) 0 0.382*3 1.146

1 a1 0.618(b1 a1) 0 0.618*3 1.854 ( 1) (1.146)3 2*1.146 1 0.2131 ( 1) (1.854)3 2*1.854 1 3.6648

事实上,不经计算也可以看出

( 1) ( 1)，所以a2 0,b2 1.854。

即：初始的保留区间为[0，1.854]。近似的最优解：x*

0 1.854

0.927.2

f1(x) x1e x2*( 1) 2.7 x1ex2 2.7

4．令

f2(x) x1

MATLAB程序设计实验

解方程和最优化问题求解

姓名：龙刚 学号：1404110427 班级：电信1104班 一．实验目的

1. 掌握线性方程组的数值求解方法。 2. 掌握常微分方程的数值求解方法。

3. 掌握非线性方程以及最优化问题的求解方法。

二．实验内容

1. 对下列线性病态方程组：

?1/21/31/4??x1??0.95??1/31/41/5??x???0.67? ???2?????1/41/51/6????x3????0.52??a) 求方程组的解。

b) 将方程组右边的向量元素b3（0.52）修改为0.53，再次求方程组的解。比较b3的

变化和解的相对变化。

c) 求系数矩阵的条件数，并分析条件数对线性方程组求解的影响。

%1.a

A=[1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6]; B=[0.95 0.67 0.52]'; disp('1.a方程组的解为：') xa=A\\B %1.b

C=[0.95 0.67 0.53]'; disp('1.b方程组的解为：') xb=A\\C chazhi=xa-xb %1.c t1=cond(

MATLAB程序设计实验

解方程和最优化问题求解

姓名：龙刚 学号：1404110427 班级：电信1104班 一．实验目的

1. 掌握线性方程组的数值求解方法。 2. 掌握常微分方程的数值求解方法。

3. 掌握非线性方程以及最优化问题的求解方法。

二．实验内容

1. 对下列线性病态方程组：

?1/21/31/4??x1??0.95??1/31/41/5??x???0.67? ???2?????1/41/51/6????x3????0.52??a) 求方程组的解。

b) 将方程组右边的向量元素b3（0.52）修改为0.53，再次求方程组的解。比较b3的

变化和解的相对变化。

c) 求系数矩阵的条件数，并分析条件数对线性方程组求解的影响。

%1.a

A=[1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6]; B=[0.95 0.67 0.52]'; disp('1.a方程组的解为：') xa=A\\B %1.b

C=[0.95 0.67 0.53]'; disp('1.b方程组的解为：') xb=A\\C chazhi=xa-xb %1.c t1=cond(

系立项建设 实验指导书

MATLAB程序设计与应用实验

主 编：王 春、段守付

物理与电子信息工程系

目 录

前 言 .................................................. 2 实验一 熟悉MATLAB 环境................................... 3 实验二 数值数组创建、应用及可视化 ........................ 7 实验三 字符串数组的使用、简单脚本文件和函数的编写 ....... 11 实验四 数据可视化方法 ................................... 18 实验五 简单数据分析 ..................................... 24 实验六 MATLAB 仿真初步 .................................. 28 实验七 电路模型仿真应用 ................................. 31 实验八 简单图形用户界面设计 ............................. 33 附录：MATLAB 主要函数指令表（按字母

实验一 Matlab使用方法和程序设计

一、 实验目的

1、掌握Matlab软件使用的基本方法；

2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法

二、 实验内容：

1、帮助命令

使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；

答：点击菜单栏help，选择product help选项，在search for栏输入‘sqrt’，

点击go，可得到sqrt（开方）函数的使用方法.

2、矩阵运算 （1） 矩阵的乘法

已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B

>> A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];C=A^2*B C =

105 115

229 251

（2） 矩阵除法

已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\\B,A/B

>> A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; C=A\\B,D=A/B

Warning: Matrix is close to singular or bad

机械可靠性

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机械设计与制造

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机械可靠性设计的最优化方法及其应用研究#

陈连.淮海工学院机械工程系，连云港!!!""#/邹广萍.辽宁省机械研究院有限公司，沈阳**""+!/

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