最优化方法及其应用课后答案(郭科 陈聆 魏友华)

最优化方法部分课后习题解答

习题一

1.一直优化问题的数学模型为:

minf(x)=(x1 3)2+(x2 4)25

g(x)=x x ≥012 1

2

s..t g2(x)= x1 x2+5≥0 g3(x)=x1≥0 g4(x)=x2≥0

试用图解法求出:

(1)无约束最优点,并求出最优值。(2)约束最优点,并求出其最优值。

(3)如果加一个等式约束h(x)=x1 x2=0,其约束最优解是什么?

解:(1)在无约束条件下,f(x)的可行域在整个x10x2平面上,不难看出,当x=(3,4)时,f(x)取最小值,即,最优点为x=(3,4):且最优值为:f(x)=0

(2)在约束条件下,f(x)的可行域为图中阴影部分所示,此时,求该问题的最优点就是在约束集合即可行域中找一点(x1,x2),使其落在半径最小的同心圆上,显然,从图示中可以看出,当x=(

*

*

*

*

155

,)时,f(x)所在的圆的半径最小。44

15 5x= g1(x)=x1 x2 =0 14

其中:点为g1(x)和g2(x)的交点,令 求解得到: 2

5 g(x)= x x+5=0x= 2122

4

即最优点为x=(

*

15565

,):最优值为:f(x*)=448

(3).若增加一个等式约束,则由图可知,可行域为空集,即此时最优解不存在。2.一个矩形无盖油箱的外部总面积限定为S,怎样设计可使油箱的容量最大?试列出这个优化问题的数学模型,并回答这属于几维的优化问题.解:列出这个优化问题的数学模型为:

maxf(x)=x1x2x3

x1x2+2x2x3+2x1x3≤S x>0该优化问题属于三维的优化问题。 1s..t

x2>0 x3>0

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