【摘要】:拉格朗日乘子法求约束优化问题的计算步骤如下:1)给定初始点X。拉格朗日乘子法的迭代过程如图5-7所示。试用拉格朗日乘子法求目标函数f=x21+x22-x1x2-10x1-4x2+60受约束于h=x1+x2-8=0的最优解。解 首先引入松弛变量ω1和ω2,使不等式约束变为等式约束,然后构成拉格朗日函数:列出方程组:解之得在实际计算中,解具有多个偏导数方程式的方程组相当麻烦,一般按前述的拉格朗日乘子法求约束优化问题的计算步骤3)、4)进行。
1)给定初始点X(0)。
2)构成拉格朗日函数:
3)构成Z函数(增广的拉格朗日函数):
4)按无约束最优化方法求解Z函数的无约束极值点X*和最小值Z(X*),即为原问题的最优解。
拉格朗日乘子法的迭代过程如图5-7所示。
【例5-4】试用拉格朗日乘子法求目标函数f(X)=x21+x22-x1x2-10x1-4x2+60受约束于h(X)=x1+x2-8=0的最优解。
图5-7 拉格朗日乘子法的迭代过程框图
解(1)构成拉格朗日函数
(2)构成Z函数,求得(www.daowen.com)
则Z函数为
(3)利用无约束最优化方法求解 如对(2)中的三个方程,令其等于零,联立求解,可得:x*1=5,x2*=3,λ*=-3,f*=17。
【例5-5】 试用拉格朗日乘子法求解目标函数f(X)=2x21-2x1x2+2x22-6x1在约束条件g1(X)=3x1+4x2-6≤0,g2(X)=-x1+4x2-2≤0时的极小值。
解 首先引入松弛变量ω1和ω2,使不等式约束变为等式约束,然后构成拉格朗日函数:
列出方程组:
解之得
在实际计算中,解具有多个偏导数方程式的方程组相当麻烦,一般按前述的拉格朗日乘子法求约束优化问题的计算步骤3)、4)进行。
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