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區間消去法
鎖定
區間消去法(interval elimination method)是求單變量函數無約束極值的較實用的一類直接搜索方法,其特點是在搜索過程中,不斷縮小最優點所在的區間,即通過搜索區間的逐步縮小來確定最優點
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- 中文名
- 區間消去法
- 外文名
- interval elimination method
- 所屬學科
- 數學(非線性規劃)
- 簡 介
- 通過區間的逐步縮小確定最優點
區間消去法基本介紹
當已確定了初始單谷區間之後,就可以進行一維尋優。實用的一維尋優方法一般可以分為區間消去法和函數逼近法兩種。
所謂區間消去法(又稱試探法),就是不斷消去不存在最優點的區間,使搜索區間越來越短.最終尋得近似最優點。為了在每次迭代中縮短區間,需要在區間內插入計算點並求出其函數值。插入點的位置則因方法的不同而異,一般是按某種給定的規則來確定區間內插入點的位置,此點位置的確定僅僅按照區間縮短如何加快,而不顧及函數值的分佈關係。屬於這種方法的有裴波納契(Fibonacci)法、黃金分割法(0.618法)等。
函數逼近法(又稱插值法或近似法),是用一個多項式來近似代替目標函數,並用這個多項式的極小點作為目標函數的近似最優點。這個多項式是根據某些點處的某些信息,如函數值、一階導數、二階導數等構造出來的。屬於這種方法的有牛頓法(切線法)、二次插值法(拋物線法)等
[2]
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區間消去法區間消去法原理
(1)
,如圖1(a)所示。由於函數值為單谷,所以極小點必在區間
內。
(2)
,如圖1(b)所示。同理,極小點應在區間
內。
(3)
,如圖1(c)所示。這時極小點應在區間
內。
根據以上所述,只要在區間
內取兩個點,算出它們的函數值並加以比較,就可以把搜索區間
縮短成
,
或
。應當指出,對於第一種情況,我們已算出區間[
內
點的函數值,如果把搜索區間
進一步縮短,只需在其內再取一點算出函數值並與
加以比較,即可達到目的。對於第二種情況,同樣只需再計算一點的函數值就可以把搜索區間繼續縮短。第三種情形與前面兩種情形不同,因為在區間
內缺少已算出的函數值。要想把區間
進一步縮短,需在其內部取兩個點(而不是一個點)計算出相應的函數值再加以比較才行。如果經常發生這種情形,為了縮短搜索區間,需要多計算一倍數量的函數值,這就增加了計算工作量。因此,為了避免多計算函數值,我們把第三種情形合併到前面兩種情形中去。例如,可以把前面三種情形改為下列兩種情形:
(1)若
,則取
為縮短後的搜索區間。
(2)若
,則取
為縮短後的搜索區間。