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最速下降法

最速下降法

首先,计算函数f的梯度向量:∇f(x1,x2)=[2x150x2]\\nabla f(x_1,x_2) = \\begin{bmatrix}2x_1\\\\50x_2\\end{bmatrix}f(x1,x2)=[2x150x2]

然后,选择一个初始点(x10,x20)(x_1^0,x_2^0)(x10,x20),比如(0,0)(0,0)(0,0)

接下来,根据最速下降法的迭代公式进行迭代,直到收敛为止:

[x1k+1x2k+1]=[x1kx2k]−αk∇f(x1k,x2k)\\begin{bmatrix}x_1^{k+1}\\\\x_2^{k+1}\\end{bmatrix} = \\begin{bmatrix}x_1^{k}\\\\x_2^{k}\\end{bmatrix} - \\alpha_k \\nabla f(x_1^k,x_2^k)[x1k+1x2k+1]=[x1kx2k]αkf(x1k,x2k)

其中,αk\\alpha_kαk步长(学习率),通常需要通过试错法进行选取,以确保迭代的稳定性和收敛性。

在本例中,由于f(x1,x2)f(x_1,x_2)f(x1,x2)是一个凸二次函数,因此最速下降法可以保证收敛,并得到全局最优解。

具体的迭代过程如下:

kkk (x1k,x2k)(x_1^k,x_2^k)(x1k,x2k) ∇f(x1k,x2k)\\nabla f(x_1^k,x_2^k)f(x1k,x2k) αk\\alpha_kαk (x1k+1,x2k+1)(x_1^{k+1},x_2^{k+1})(x1k+1,x2k+1) f(x1k+1,x2k+1)(x_1^{k+1},x_2^{k+1})(x1k+1,x2k+1)
0 (0,0) (0,0) 1 (0,0) 0
1 (0,0) (0,0) 0.02 (0,0) 0
2 (0,0) (0,0) 0.0008 (0,0) 0
3 (0,0) (0,0) 0.000032 (0,0) 0
4 (0,0) (0,0) 1.28E-6 (0,0) 0
5 (0,0) (0,0) 5.12E-8 (0,0) 0

可以看到,最速下降法迭代6次后收敛,得到的最小值为0,也就是函数f(x1,x2)f(x_1,x_2)f(x1,x2)的最小值。请您继续提问,我将尽快回答您的问题。