|
|
| … |
| … |
|
|
|
| … |
| … |
|
– 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: 288.