… | … | |||||
… | … |
– цена нефти;
– индекс нефтяной компании.
Требуется наилучшим образом отразить общую тенденцию зависимости от в виде эмпирической формулы: .
Используется МНК – метод наименьших квадратов.
Структура МНК.
Этап 1. Устанавливается общий вид зависимости от :
Например,
и так далее.
Строится функция:
(5) |
где – вектор неизвестных параметров.
Этап 2.
Решается задача безусловной оптимизации:
(6)
– наилучшая кривая в смысле:
Задача:
Пусть
Тогда: |
; (7)
Необходимые условия оптимальности:
Получили систему уравнений:
(8) |
Матрица Гессе .
в задаче (7).
Численные методы безусловной оптимизации.
(9)
где
(10) |
– минимизирующая последовательность;
Если | (11) |
то говорят, что сходится к ;
(12)
где – направление поиска точки из ;
– шаговая длина в направлении ;
Критерий точности:
(14.1)
(14.2)
(14.3)
Прямые методы безусловной оптимизации. Циклический покоординатный спуск.
Шаг 0: Выбор начального приближения . Выбор >0, а также критерия (14). Вычисление ; Положить j =1.
Шаг 1: Решить задачу одномерной минимизации: (15), где . В результате находим . Положить . Вычислить .
Шаг 2: Если , то положить ; и перейти к шагу 1. Иначе – перейти к шагу 3.
Шаг 3: Проверка условия достижения точности (критерий останова): или . Если она выполняется, то положить ; и Stop. Иначе положить: ; ; . Переход к шагу 1.
Метод параболической интерполяции.
Используется для решения вспомогательной задачи одномерной минимизации на шаге 1.
Выбираем:
Вычисляем:
Полагаем:
(16)
Для должны выполняться требования:
(17) |
Решаем (17) относительно .
Получаем аналитическое выражение для .
(17) всегда имеет единственное решение, т.к.
(18)
(18) – определитель Вандермонда.
– приближенное решение задачи (15).
Задача 1.
Рассмотри систему нелинейных уравнений:
Найти методом покоординатного спуска корни данной системы, если начальное приближение ; .
Решение.
Для начала составим целевую функцию:
;
, – базисные векторы;
– начальное приближение;
1 ) Пусть ; .
;
;
;
0 | 0,5 | 1,0 | |
150,0625 | 26,2909 | 64,1393 |
;
2) Пусть ; .
;
;
;
0 | 0,4 | 0,8 | |
5,1192 | 0,9414 | 62,8702 |
;
– Не выполняется!
⟹
;
3) Пусть ; .
;
;
;
0 | 0,03 | 0,06 | |
0,7925 | 0,076 | 0,2362 |
;
4) Пусть ; .
;
;
;
0 | 0,002 | 0,004 | |
0,0276 | 0,0273 | 0,0275 |
;
– Не выполняется!
⟹
;
Следующие итерации будут без описания.
5) = при ; .
6) = при ; .
– Выполняется!
Так как критерий останова выполнился, то .
Проверка :
Следовательно, является решением системы нелинейных уравнений.
Схематичное смещение корней на плоскости после каждой итерации:
Ответ:
.
Численное решение дифференциальных уравнений
Дата: 2019-05-28, просмотров: 205.