« nazaj
Optimizacijske metode - vaje 21.5.2021
Problem vezanega ekstrema z neenačbami
Naloga 1
Poišči minimum in maksimum funkcije f(x,y,z)=x+y+z v R3
pri pogoju x2+y2≤z≤1.

fmin=x+y+zlinearnafmax=−x−y−zlinearnag1=x2+y2−zkonveksnag2=z−1linearnaHg1=(200020000)≥0
Minimum
L=x+y+z+λ1(x2+y2−z)+λ2(z−1)Lx=1+2λ1x=0Ly=1+2λ1y=0Lz=1−λ1+λ2=0λ1>0g1=0x=y<0z=2x2
-
g2=0z=1=2x2x=y=−√2/2Lx=1−λ1√2=0Ly=1−λ1√2=0Lz=1−λ1+λ2=0λ1=√2/2≥0λ2=√2/2−1<0
-
λ2=0Lx=1+2λ1x=0Ly=1+2λ1y=0Lz=1−λ1=0λ1=1x=y=−1/2z=1/2g2=1/2−1=−1/2≤0
Minimum: (x,y,z)=(−1/2,−1/2,1/2)
Maksimum
L=−x−y−z+λ1(x2+y2−z)+λ2(z−1)Lx=−1+2λ1x=0Ly=−1+2λ1y=0Lz=−1−λ1+λ2=0λ1>0g1=0x=y>0z=2x2
-
g2=0z=1=2x2x=y=√2/2Lx=−1+λ1√2=0Ly=−1+λ1√2=0Lz=−1−λ1+λ2=0λ1=√2/2≥0λ2=1+√2/2≥0
Maksimum: (x,y,z)=(√2/2,√2/2,1)
Naloga 2
Poišči optimalno rešitev problema vezanih ekstremov z neenačbami
minx2+y2+z2+2xz−3x−z+2x−y≤1y−z≤3 .
f=x2+y2+z2+2xz−3x−z+2konveksnag1=x−y−1linearnag2=y−z−3linearnaHf=(202020202)≥0Lx=2x+2z−3+λ1=0Ly=2y−λ1+λ2=0Lz=2x+2z−1−λ2=0λ1≠λ2

-
g1=0y=x−1g2=x−z−4Lx=2x+2z−3+λ1=0Ly=2x−2−λ1+λ2=0Lz=2x+2z−1−λ2=0
-
g2=0z=x−4Lx=4x−11+λ1=0Ly=2x−2−λ1+λ2=0Lz=4x−9−λ2=0Lx+Ly+Lz=10x−22=0x=11/5λ1=11−44/5=11/5≥0λ2=44/5−9=−1/5<0
-
g2<0λ2=0Lx=2x+2z−3+λ1=0Ly=2x−2−λ1=0Lz=2x+2z−1=0Lx−Lz=−2+λ1=0λ1=2≥0x=2z=−3/2y=1g2=1+3/2−3=−1/2<0
Optimalna rešitev: (x,y,z)=(2,1,−3/2)
Naloga 3
Poišči optimalno rešitev problema vezanih ekstremov z neenačbami
min3x2+2xy+3y2−12x−4y2x+y≤1x≥0x+y≥0 .
f=3x2+2xy+3y2−12x−4ykonveksnag1=2x+y−1linearnag2=−xlinearnag3=−x−ylinearnaHf=(6226)≥0detHf=6⋅6−2⋅2=32≥0Lx=6x+2y−12+2λ1−λ2−λ3=0Ly=2x+6y−4+λ1−λ3=0
-
g2=0x=0g1=y−1g3=−yLx=2y−12+2λ1−λ2−λ3=0Ly=6y−4+λ1−λ3=0
-
g3=0y=0g1=−1<0λ1=0Lx=−12−λ2−λ3=0Ly=−4−λ3=0λ3=−4<0
-
g3<0λ3=0Lx=2y−12+2λ1−λ2=0Ly=6y−4+λ1=0
-
g1=0y=1g3=−1<0Lx=−10+2λ1−λ2=0Ly=2+λ1=0λ1=−2<0
-
g1<0λ1=0Lx=2y−12−λ2=0Ly=6y−4=0y=2/3λ2=−32/3<0
-
g2<0λ2=0Lx=6x+2y−12+2λ1−λ3=0Ly=2x+6y−4+λ1−λ3=0
-
g3=0y=−xg1=x−1g2=−xLx=4x−12+2λ1−λ3=0Ly=−4x−4+λ1−λ3=0
-
g1=0x=1g2=−1<0Lx=−8+2λ1−λ3=0Ly=−8+λ1−λ3=0Lx−Ly=λ1=0λ3=−8<0
-
g1<0λ1=0Lx=4x−12−λ3=0Ly=−4x−4−λ3=0Lx+Ly=−16−2λ3=0λ3=−8<0
-
g3<0λ3=0Lx=6x+2y−12+2λ1=0Ly=2x+6y−4+λ1=0
-
g1=0y=−2x+1Lx=2x−10+2λ1=0Ly=−10x+2+λ1=05Lx+Ly=−48+11λ1=0λ1=48/11≥0Lx−2Ly=22x−14=0x=7/11y=−3/11g2=−7/11<0g3=−7/11+3/11=−4/11<0
Optimalna vrednost: (x,y)=(7/11,−4/11)
Naloga 4
Poišči optimalno rešitev problema vezanih ekstremov z neenačbami
minx2−4x+y2−6y+8x2−x+y3+lny≤1−2y+1≤0x+2y≤3 .
Namig: v optimalni rešitvi sta dva pogoja izpolnjena z enačajem.
f=x2−4x+y2−6y+8konveksnag1=x2−x+y3+lny−1g2=−2y+1linearna (y≥1/2)g3=x+2y−3linearnaHf=(2002)≥0Hg1=(2006y−1y2)≥0če y≥3√1/6>1/2
Nismo uspeli dokazati, da je območje, omejeno z g1,g2,g3, konveksno!