Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Optimizacijske metode

« 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+y2z1.


fmin=x+y+zlinearnafmax=xyzlinearnag1=x2+y2zkonveksnag2=z1linearnaHg1=(200020000)0

Minimum

L=x+y+z+λ1(x2+y2z)+λ2(z1)Lx=1+2λ1x=0Ly=1+2λ1y=0Lz=1λ1+λ2=0λ1>0g1=0x=y<0z=2x2
  1. g2=0z=1=2x2x=y=2/2Lx=1λ12=0Ly=1λ12=0Lz=1λ1+λ2=0λ1=2/20λ2=2/21<0
  2. λ2=0Lx=1+2λ1x=0Ly=1+2λ1y=0Lz=1λ1=0λ1=1x=y=1/2z=1/2g2=1/21=1/20

Minimum: (x,y,z)=(1/2,1/2,1/2)


Maksimum

L=xyz+λ1(x2+y2z)+λ2(z1)Lx=1+2λ1x=0Ly=1+2λ1y=0Lz=1λ1+λ2=0λ1>0g1=0x=y>0z=2x2
  1. g2=0z=1=2x2x=y=2/2Lx=1+λ12=0Ly=1+λ12=0Lz=1λ1+λ2=0λ1=2/20λ2=1+2/20

Maksimum: (x,y,z)=(2/2,2/2,1)


Naloga 2

Poišči optimalno rešitev problema vezanih ekstremov z neenačbami

minx2+y2+z2+2xz3xz+2xy1yz3 .
f=x2+y2+z2+2xz3xz+2konveksnag1=xy1linearnag2=yz3linearnaHf=(202020202)0Lx=2x+2z3+λ1=0Ly=2yλ1+λ2=0Lz=2x+2z1λ2=0λ1λ2

  1. g1=0y=x1g2=xz4Lx=2x+2z3+λ1=0Ly=2x2λ1+λ2=0Lz=2x+2z1λ2=0
    1. g2=0z=x4Lx=4x11+λ1=0Ly=2x2λ1+λ2=0Lz=4x9λ2=0Lx+Ly+Lz=10x22=0x=11/5λ1=1144/5=11/50λ2=44/59=1/5<0
    2. g2<0λ2=0Lx=2x+2z3+λ1=0Ly=2x2λ1=0Lz=2x+2z1=0LxLz=2+λ1=0λ1=20x=2z=3/2y=1g2=1+3/23=1/2<0

Optimalna rešitev: (x,y,z)=(2,1,3/2)


Naloga 3

Poišči optimalno rešitev problema vezanih ekstremov z neenačbami

min3x2+2xy+3y212x4y2x+y1x0x+y0 .
f=3x2+2xy+3y212x4ykonveksnag1=2x+y1linearnag2=xlinearnag3=xylinearnaHf=(6226)0detHf=6622=320Lx=6x+2y12+2λ1λ2λ3=0Ly=2x+6y4+λ1λ3=0
  1. g2=0x=0g1=y1g3=yLx=2y12+2λ1λ2λ3=0Ly=6y4+λ1λ3=0
    1. g3=0y=0g1=1<0λ1=0Lx=12λ2λ3=0Ly=4λ3=0λ3=4<0
    2. g3<0λ3=0Lx=2y12+2λ1λ2=0Ly=6y4+λ1=0
      1. g1=0y=1g3=1<0Lx=10+2λ1λ2=0Ly=2+λ1=0λ1=2<0
      2. g1<0λ1=0Lx=2y12λ2=0Ly=6y4=0y=2/3λ2=32/3<0
  2. g2<0λ2=0Lx=6x+2y12+2λ1λ3=0Ly=2x+6y4+λ1λ3=0
    1. g3=0y=xg1=x1g2=xLx=4x12+2λ1λ3=0Ly=4x4+λ1λ3=0
      1. g1=0x=1g2=1<0Lx=8+2λ1λ3=0Ly=8+λ1λ3=0LxLy=λ1=0λ3=8<0
      2. g1<0λ1=0Lx=4x12λ3=0Ly=4x4λ3=0Lx+Ly=162λ3=0λ3=8<0
    2. g3<0λ3=0Lx=6x+2y12+2λ1=0Ly=2x+6y4+λ1=0
      1. g1=0y=2x+1Lx=2x10+2λ1=0Ly=10x+2+λ1=05Lx+Ly=48+11λ1=0λ1=48/110Lx2Ly=22x14=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

minx24x+y26y+8x2x+y3+lny12y+10x+2y3 .

Namig: v optimalni rešitvi sta dva pogoja izpolnjena z enačajem.


f=x24x+y26y+8konveksnag1=x2x+y3+lny1g2=2y+1linearna (y1/2)g3=x+2y3linearnaHf=(2002)0Hg1=(2006y1y2)0če y31/6>1/2

Nismo uspeli dokazati, da je območje, omejeno z g1,g2,g3, konveksno!