ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Σχετικά έγγραφα
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

min f(x) x R n b j - g j (x) = s j - b j = 0 g j (x) + s j = 0 - b j ) min L(x, s, λ) x R n λ, s R m L x i = 1, 2,, n (1) m L(x, s, λ) = f(x) +

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

3 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΟΣ ΚΡΙΤΗΡΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΙΙ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

την αρχή των αξόνων και ύστερα να υπολογίσετε το εμβαδόν του

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΑΘΗΤΩΝ. Ερώτηση 1. Αν το x o δεν ανήκει στο πεδίο ορισμού μιας συνάρτησης f, έχει νόημα να μιλάμε για παράγωγο της f. στο x = x o?

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ SIMPLEX, διαλ. 3. Ανωτάτη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης 29/4/2017

Μαθηματικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΑΚΡΟΤΑΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwer tyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2014

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2017

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Διδάσκων:

Μαθηµατικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ΚΕΦΑΛΑΙΟ. 1 ο :Μιγαδικοί Αριθµοί

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 11 ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ, Διαλ. 2. Ανωτάτη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης 8/4/2017

Ημερομηνία: Πέμπτη 5 Ιανουαρίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

x R, να δείξετε ότι: i)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Λύσεις των θεμάτων των Πανελλαδικών Εξετάσεων στα Μαθηματικά Προσανατολισμού 2016

ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ ΑΚΡΟΤΑΤΑ- ΣΥΝΟΛΟ ΤΙΜΩΝ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΚΑΜΠΗΣ. i) Για την εύρεση µονοτονίας µιας συνάρτησης υπολογίζω την f ( x )

13 Μονοτονία Ακρότατα συνάρτησης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Ευχαριστίες Δύο λόγια από την συγγραφέα... 17

ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΑΚΡΟΤΑΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ. Αριθμητικές μέθοδοι ελαχιστοποίησης ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΧΩΡΙΣ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΥΣ

ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Λύσεις στο Επαναληπτικό Διαγώνισμα 2

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 11. (δ). Να βρεθεί η λύση της διαφορικής εξίσωσης: y = xy, που έχει θετικές τιμές: y 0 και ικανοποιεί: y(0) = 1. 2.

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

Διαγώνισμα Προσομοίωσης Εξετάσεων 2017

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Συνθήκες Θ.Μ.Τ. Τρόπος αντιμετώπισης: 1. Για να ισχύει το Θ.Μ.Τ. για μια συνάρτηση f σε ένα διάστημα [, ] (δηλαδή για να υπάρχει ένα τουλάχιστον (, )

z = c 1 x 1 + c 2 x c n x n

(a) = lim. f y (a, b) = lim. (b) = lim. f y (x, y) = lim. g g(a + h) g(a) h g(b + h) g(b)

Β Λυκείου - Ασκήσεις Συναρτήσεις. x1+ 5 x2 + 5 (x1+ 5)(x2 2) (x2 + 5)(x1 2) = = = x 2 x 2 (x 2)(x 2) = = (x 2)(x 2) (x 2)(x 2)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ

Μάθημα Επιλογής 8 ου εξαμήνου

ΜΑΘΗΜΑ ΚΥΡΤΟΤΗΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΚΑΜΠΗΣ Κοίλα κυρτά συνάρτησης Σηµεία καµπής Θεωρία Σχόλια Μέθοδοι Ασκήσεις

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ- ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Κατεύθυνση Αγροτικής Οικονομίας Μαθηματικά για Οικονομολόγους 3 ο Μάθημα: Παράγωγος Συνάρτησης Διδάσκουσα: Κοντογιάννη

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΙΙ, ΣΕΜΦΕ (1/7/ 2013) y x + y.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (1η σειρά)

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ Δευτέρα 10 Ιουνίου 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. (Ενδεικτικές Απαντήσεις)

Af(x) = και Mf(x) = f (x) x

ΤΟΠΙΚΑ ΑΚΡΟΤΑΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΚΡΟΤΑΤΩΝ

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013 ÔÑÉÐÔÕ Ï

Θεωρία Καταναλωτή. Υποδειγματοποίηση της συμπεριφοράς του καταναλωτή. Βασική έννοια: Βελτιστοποίηση υπό περιορισμό.

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ 2002 ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ 2 Β' Λυκείου. Ύλη: Συστήματα Ιδιότητες Συναρτήσεων

ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Δρ. Πολ. Μηχ. Κόκκινος Οδυσσέας

Μαθηματικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΚΥΡΤΟΤΗΤΑ - ΣΗΜΕΙΑ ΚΑΜΠΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

Ερωτήσεις-Απαντήσεις Θεωρίας

Συστήματα Ελέγχου με Μικροϋπολογιστές (h9p://courseware.mech.ntua.gr/ml23259/)

Α3. Σχολικό βιβλίο σελ. 142 Γεωμετρική ερμηνεία του θ. Fermat: Στο σημείο (x o, f(x o )) η εφαπτομένη της C f είναι οριζόντια.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Πέμπτη 2 Μαΐου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

qwφιertyuiopasdfghjklzxερυυξnmηq σwωψerβνtyuςiopasdρfghjklzxcvbn mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnφγιmλι qπςπζαwωeτrtνyuτioρνμpκaλsdfghςj

A = x x 1 + 2x 2 + 4

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου & Ρυθμίσεως Μηχανών (h>p://courseware.mech.ntua.gr/ml23147/)

Λύσεις των θεμάτων των Πανελλαδικών Εξετάσεων στα Μαθηματικά Προσανατολισμού 2016

για κάθε x 0. , τότε f x στο Απάντηση είναι εσωτερικό σημείο του Δ και η f παρουσιάζει σ αυτό τοπικό μέγιστο, υπάρχει 0 τέτοιο, ώστε (x , ισχύει

ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 10: ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΠΙΚΩΝ ΑΚΡΟΤΑΤΩΝ

40 Ασκήσεις στον ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΟ ( Επεξεργασία του ΜΑΝΩΛΗ ΨΑΡΡΑ)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 12., στο ίδιο σύστημα

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ÖÑÏÍÔÉÓÔÇÑÉÏ ÈÅÌÅËÉÏ ÇÑÁÊËÅÉÏ ÊÑÇÔÇÓ

Βασικές έννοιες και ορισµοί. Ευθεία

ΤΕΙ Χαλκίδας Σχολή Διοίκησης και Οικονομίας Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων

Συστήματα Ελέγχου με Μικροϋπολογιστές (h9p://courseware.mech.ntua.gr/ml23259/)

Γραφική Λύση & Πρότυπη Μορφή Μαθηματικού Μοντέλου

Το δυϊκό πρόβλημα,οι πολλαπλασιαστές Lagrange και ερμηνείες τους

Σημειώσεις Μαθηματικών 2

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ( ΘΕΡΙΝΑ )

Κεφάλαιο 3ο: ΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ 1o ΜΕΡΟΣ

ΛΥΚΕΙΟ ΚΟΚΚΙΝΟΧΩΡΙΩΝ ΦΩΤΗ ΠΙΤΤΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ:

[ ] [ ] ΘΕΜΑ 1o A. Για x x 0 έχουµε: παραγωγίσιµη στο χ 0 ) άρα η f είναι συνεχής στο χ 0.

Η ΒΟΗΘΗΤΙΚΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΙ ΟΙ ΑΝΙΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΣΥΝΕΔΡΙΟ Ε.Μ.Ε. ΤΕΤΑΡΤΗ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Γραμμικός Προγραμματισμός

Εισαγωγικές έννοιες. Κατηγορίες προβλημάτων (σε μια διάσταση) Προβλήματα εύρεσης μεγίστου. Συμβολισμοί

Ημερομηνία: Τετάρτη 12 Απριλίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Η μέθοδος Simplex. Χρήστος Γκόγκος. Χειμερινό Εξάμηνο ΤΕΙ Ηπείρου

Transcript:

ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α. Ντούνης ΔΙΔΑΣΚΩΝ Χ. Τσιρώνης ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑ ΤΕΤΑΡΤΟ - Εφικτός χώρος λύσεων - Συνάρτηση Lagrange - Γενικές συνθήκες ECM

ΣΥΝΘΗΚΕΣ CONSTRAINED Ιδιαιτερότητες των προβλημάτων με περιορισμούς: H λύση, εκτός του ότι θα πρέπει να είναι ακρότατο της f, οφείλει να ικανοποιεί και όλους τους περιορισμούς. Οι περιορισμοί (ισοτικοί/ανισοτικοί) θα πρέπει με κάποιο τρόπο να ενσωματωθούν στις συνθήκες ελαχιστοποίησης. Επιπτώσεις στη μεθοδολογία? Αλλαγές στις συνθήκες ή/και την αντικειμενική συνάρτηση??? Πρώτη προσέγγιση? Οι λύσεις που περιλαμβάνονται σε εκείνες του προβλήματος χωρίς περιορισμούς. 2

ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Εφικτό σημείο Που ικανοποιεί τους περιορισμούς. Σύνολο των εφικτών σημείων = Εφικτός χώρος (λύσεων). Μη κενός εφικτός χώρος Αποτελούμενο πρόβλημα. Κυρτός (ως σύνολο) εφικτός χώρος Κυρτό πρόβλημα. Επιθυμητές ιδιότητες του εφικτού χώρου λύσεων: 3

ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ (συν.) Ορισμός του «ομαλού» εφικτού σημείου: Σε πρόβλημα βελτιστοποίησης με αντικειμενική συνάρτηση f: S R n R και m συναρτήσεις περιορισμών C(Χ) = 0, αν σε κάποιο εφικτό σημείο Χ* τα διανύσματα c 1, c 2,, c m είναι γραμμικά ανεξάρτητα, τότε το X* λέγεται ομαλό σημείο. Περιορισμοί εμφανίζονται σε προβλήματα ως μίγμα ισοτήτων με ανισότητες, πχ. c 1 (X) = 0, c 2 (X) 0 Ενεργός περιορισμός: c i (X) = 0 στο βέλτιστο Χ (= Χ*). Μη ενεργός περιορισμός: c j (X) 0 στο βέλτιστο Χ. Παρατήρηση: Η τιμή (θέση) του Χ* μεταβάλλεται μόνο αν αρθεί κάποιος από τους ενεργούς περιορισμούς! 4

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΩΤΟ Με περιορισμούς x 1 0, x 2 0, (x 1-1) 2 x 2, να δείξετε ότι το Χ*=(x 1 *,x 2 *) = (1,0) είναι εφικτό αλλά όχι ομαλό. Οι τρεις περιορισμοί εκφράζονται στη μορφή: c 1 (X) = - x 1 0, c 2 (X) = - x 2 0, c 3 (X) = x 2 - (x 1-1) 2 0. Αντικατάσταση του Χ* στις σχέσεις των τριών περιορισμών τους ικανοποιεί, οπότε το Χ* είναι εφικτό σημείο, και δίνει επιπλέον ότι οι c 2 και c 3 είναι ενεργοί στο Χ*. Έλεγχος ομαλότητας Χ* (επί των ενεργών περιορισμών): c 2 Χ = c 2 x 1 c 2 x 2 = 0 1, c 3 (Χ ) = c 3 x 1 c 3 x 2 = 0 1. c 2 Χ, c 3 (Χ ) γραμ. εξ. (συνευθειακά) (1,0) μη ομαλό. 5

ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΜΕ CONSTRAINTS Αναγωγή σε πρόβλημα χωρίς περιορισμούς: Καθορισμός του εφικτού χώρου λύσεων του προβλήματος. Συμπερίληψη των μαθηματικών σχέσεων των περιορισμών στην αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος NCM. Υπάρχουν τρία είδη περιορισμών: Ισοτικοί: Της μορφής H(X) = 0. h i (x 1, x 2,, x n ) = 0. Ανισοτικοί: Της μορφής G(X) < 0. g i (x 1, x 2,, x n ) < 0. Μικτοί: Της μορφής W(X) 0. w i (x 1, x 2,, x n ) 0. 6

ΜΕΘΟΔΟΣ LAGRANGE Εφαρμογή όταν οι περιορισμοί είναι μόνο ισότητες! Ορισμός της συνάρτησης Lagrange: Σε πρόβλημα βελτιστοποίησης με αντικειμενική συνάρτηση f: S R n R και m περιορισμούς ισότητας H(Χ) = 0, ορίζουμε σαν συνάρτηση Lagrange την L X, Λ = f X + Λ H(Χ), όπου Λ = [λ 1 λ 2 λ m ] (λ i > 0) οι πολλαπλασιαστές Lagrange. Σύνοψη του μετασχηματισμένου προβλήματος: Μεταβλητές: Οι αρχικές (Χ) μαζί με τους συντελεστές Λ. Ζητούμενο: Η ελαχιστοποίηση της L ως προς Χ και Λ. Τύπος προβλήματος: NCM με αντικειμενική συνάρτηση L. 7

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ Η L μετράει την «ευαισθησία» του ελαχίστου της f σε μικρές (παραμετρικές) μεταβολές των περιορισμών. Βασικές ιδιότητες των L, Λ: Σύμπτωση ακροτάτων f και L: L X, Λ = f X. Ευθυγράμμιση των κλίσεων στο βέλτιστο σημείο X : f X = Λ H(X ). Στο X, ο Λ δίνει τον ρυθμό μεταβολής της L ως προς H: L X, Λ Τ h i X = λ i. 8

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΔΕΥΤΕΡΟ Εξετάστε αν το x* = 0 είναι λύση του προβλήματος min[f(x)] υπό τον περιορισμό h(x) = 0, με f(x) = x και h(x) = x 2 U(-x) + (x-1) 2 U(x-1) (U: step function). Ο εφικτός χώρος λύσεων του προβλήματος (με βάση τον περιορισμό) είναι το διάστημα S = [0,1]. Στον S, το x* είναι ένα τοπικό ελάχιστο (ως η τιμή γνησίως αύξουσας συνάρτησης στο κατώτατο άκρο του πεδίου). Ισχύει όμως ότι f (x) = 1 και h (x) = 0, οπότε οι κλίσεις της αντικειμενικής συνάρτησης και του περιορισμού δεν είναι ποτέ δυνατό να ευθυγραμμιστούν εντός του S. Συνεπώς, το x* δεν αποτελεί λύση του προβλήματος. 9

ΑΝΑΓΚΑΙΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕCM Αναγκαία συνθήκη ECM (1 ης τάξης): Έστω πρόβλημα με m περιορισμούς H(Χ) = 0, αντικειμενική συνάρτηση f: S R n R και την συνάρτηση Lagrange L: Q R n+m R. Αν το Χ* S είναι τοπικό ελάχιστο τότε υπάρχει Λ* R m με L(Χ, Λ ) = f(χ ) + Λ H(Χ ) = 0. Αναγκαία συνθήκη ECM (2 ης τάξης): Έστω πρόβλημα με m περιορισμούς H(Χ) = 0, αντικειμενική συνάρτηση f: S R n R και την συνάρτηση Lagrange L: Q R n+m R. Αν το Χ* S είναι τοπικό ελάχιστο, τότε υπάρχει Λ* R m ώστε να ισχύει L(Χ, Λ ) = 0 και 2 L 0 επί του εφαπτόμενου επιπέδου στις H(X) = 0 στο σημείο Χ*. 10

ΙΚΑΝΗ ΣΥΝΘΗΚΗ ΕCM Ικανή συνθήκη ECM (2 ης τάξης): Έστω πρόβλημα με m περιορισμούς H(Χ) = 0, αντικειμενική συνάρτηση f: S R n R και την συνάρτηση Lagrange L: Q R n+m R. Αν στο ομαλό σημείο Χ* S υπάρχει Λ* R m ώστε L(Χ, Λ ) = 0 και 2 L 0 στο εφαπτόμενο επίπεδο των H(X) = 0 στο σημείο Χ*, τότε το Χ* είναι τοπικό ελάχιστο. Σύνδεση με το αρχικό πρόβλημα: Απεικόνιση προβλήματος m περιορισμών με f διαστάσεων n σε πρόβλημα χωρίς περιορισμούς με L διαστάσεων n+m. Επιπλέον εξισώσεις (μια για κάθε στοιχείο λ i του Λ) που προκύπτουν από τους περιορισμούς του προβλήματος. 11

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΡΙΤΟ Να υπολογιστεί η ακτίνα r και το ύψος b δεξαμενής κυλινδρικού σχήματος, με σταθερό όγκο V 0, ώστε η επιφάνειά της να είναι η ελάχιστη δυνατή. Επιφάνεια: S = 2πr(b +r) Όγκος: V 0 = πr 2 b. Αντικειμενική συνάρτηση: f(r, b) = 2πr(b + r). Περιορισμός ισότητας: h(r, b) = πr 2 b - V 0 = 0. Συνάρτηση Lagrange: L = f+λh = 2πr(b+r) + λ(πr 2 b-v 0 ). Οι αναγκαίες συνθήκες 1 ης τάξης γράφονται: L r = π b + 2r + 2λ b = 0, Επίλυση συστήματος Κρίσιμο σημείο L b = πr 2 + λ r = 0, L λ = πr 2 b V 0 = 0. r = 3 V 0, 2π b = 3 4V 0, π λ = 2 3 2π r = 2. V 0 12

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΑΞΗΣ (σειρά 2) 6 ασκήσεις προς επίλυση: Κυρτότητα συναρτήσεων. Προβλήματα NCM. Συνάρτηση Lagrange. Προβλήματα ECM. Παράδοση των ασκήσεων 16/4/2018. Χρόνος για την παράδοση: 3 εβδομάδες! Επεξεργασία στις διακοπές του Πάσχα Επικοινωνία με e-mail για τυχόν απορίες. 13

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ Εφικτός χώρος λύσεων Συνάρτηση Lagrange Γενικές συνθήκες ΕCΜ 14