理论教育 拉格朗日乘子法求约束优化问题的基本步骤与实例分析

拉格朗日乘子法求约束优化问题的基本步骤与实例分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【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。

拉格朗日乘子法求约束优化问题的基本步骤与实例分析

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(0)

2)构成拉格朗日函数

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3)构成Z函数(增广的拉格朗日函数):

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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ZX*),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fX)=x21+x22-x1x2-10x1-4x2+60受约束于hX)=x1+x2-8=0的最优解。

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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

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(2)构成Z函数,求得(www.daowen.com)

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Z函数为

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(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fX)=2x21-2x1x2+2x22-6x1在约束条件g1X)=3x1+4x2-6≤0,g2X)=-x1+4x2-2≤0时的极小值。

解 首先引入松弛变量ω1ω2,使不等式约束变为等式约束,然后构成拉格朗日函数:

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列出方程组:

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解之得

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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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