《Numerical optimization》—— Introduction

    科技2022-07-16  129

    如果你只会看别人的博客,而不自己写,你应该感到羞愧。

    1.modeling

    objective, variables, constraints

    2.optimization algorithm

    建立好模型后,就需要一个优化算法。 目前没有通用的算法,只有对应各自特定领域的算法

    3.optimality conditions

    检测当前变量是否是问题的解,如果不是该如何改进。

    4.sensitivity analysis

    改变模型或训练数据时,解的敏感程度

    5.数学公式

    x 参数,f(x) 目标函数,c 约束(x需要满足) 则最优化问题描述如下:

    例如

    可行域feasible region,即图中非阴影区域 等高线contours x*为问题的最优解,x*为目标函数达到可行域内的最小值的解 该最优化问题用矩阵描述为:

    6.连续优化与离散优化

    未知参数为整数而不是实数,则称为离散优化。因为整数是离散的,实数是连续的 许多离散优化算法包含一系列连续优化

    7.约束优化与非约束优化

    对未知参数是否有约束

    8.全局优化与局部优化

    许多全局优化算法包含一系列的局部优化

    9.随机优化与确定性优化

    许多随即优化算法包含一系列的确定性优化

    10.优化算法

    优化算法都是迭代的。优化算法就是利用f、c以及f、c对x的一阶、二阶导数进行迭代。 不同的优化算法区别在于迭代策略的不同,比如有的利用先前迭代的所有信息,而有的只利用当前迭代的信息。有的利用一阶导,有的利用二阶导。 好的优化算法:鲁棒性、效率、准确性 鲁棒性:不同的初始点最后都有很好的收敛性 效率:不需要太多计算时间或存储 准确性:迭代结果准确

    11.凸集与凸函数

    12.课外知识

    优化也称数学规划,规划programming不是编程programming,其实该单词用于数学规划早于计算机编程。

     

    补充:梯度方向与等高线切线垂直

    z = f(x,y)

    函数的表示: 可以用三维表示,即三轴分别为x y z 可以用二维表示,两轴为x y,颜色表示z的大小 可以用等高线,两轴为x y,闭合曲线表示z相等

    梯度: 梯度是一个向量,(∂f/∂xi, ∂f/∂yi),在(xi,yi)处 沿该向量方向的函数导数是最大的,导数的值等于梯度的模 所以函数沿着梯度方向导数最大,沿着梯度的反方向导数最小

    等高线: z = f(x,y)   z=c 用平面去截取z = f(x,y)得到的曲线即为等高线,等高线可画出无数条

    等高线举例: 比如用z=1即可截出一条等高线

    二元隐函数的求导: z=f(x,y) z=c 则 f(x,y) - c = 0 表示等高线 等高线法线的斜率为 梯度方向为fx/fy

    导数与方向导数: 两者都是标量 一元函数一点处的切线,y=kx,k称为斜率也就是导数 导数是一元函数中的概念,方向导数是多元函数中的概念。即此时一点处不同方向会有不同的导数。一点处梯度的模与方向表示该点处最大的方向导数的值与方向

    梯度: 是一个向量 一元函数的梯度为 k i  二元函数的梯度为 ∂f/∂x i + ∂f/∂y j 也可写作 fx i + fy j

    向量方向的表示: x i + y j 角度 arctan(y/x) 比值 y/x 这两种方式都可表示方向

    参考:https://www.wanweibaike.com/wiki-梯度下降 参考:https://blog.csdn.net/a6333230/article/details/81220252

     

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