Nonlinear Opt.: Basic concepts 3
Theory
In contrast to the Linear Optimization, which solution method is the simplex algorithm, there is no comparable solution method für Nonlinear Optimization problems. Instead of the Simplex algorithm there are different solution methods which are specific for a given problem. But there is no gurantee for an optimal solution.
Theory
In contrast to the Linear Optimization, which solution method is the simplex algorithm, there is no comparable solution method für Nonlinear Optimization problems. Instead of the Simplex algorithm there are different solution methods which are specific for a given problem. But there is no gurantee for an optimal solution.
The gereral form of a non linear optimization can be stated as:
under the constraints that:
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): h_{i}(x_{1},...,x_{n})\leq b_{i}\qquad i=1,...,m
and:
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): x_{j}\geq 0\qquad j=1,...,n
Durch Umformen der Restriktion
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): h_{i}(x_{1},...,x_{n})\leq b_{i}
in
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): h_{i}(x_{1},...,x_{n})-b_{i}\leq 0
und der Benennung dieser Ungleichung mit
unter der Berücksichtigung der Nebenbedingungen:
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): g_{i}(x_{1},...,x_{n})\leq 0\qquad i=1,...,m
Example
Example 1 (Maximization)
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): f(x)=5x-2x^2
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \frac{\partial }{\partial x} f(x)=5-4x
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \frac{\partial^2 }{\partial x^2}f(x)=4>0 \rightarrow min
Example 1 (Minimization)
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \frac{\partial }{\partial x}f(x)=5+4x
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \frac{\partial^2 }{\partial x^2}f(x)=4>0 \rightarrow max
Example 3 ( Hessian Matrix)
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): f(x_1,x_2)= 88x_1-x1^2+88x_2-x_2^2
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \begin{pmatrix} 88-2x^1\\ 88-2x^2 \end{pmatrix} \rightarrow Hessian Matrix H(x)= \begin{pmatrix} -2 & 0 \\ 0 & -2 \end{pmatrix}
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \nabla F(x_1) = 88-2x_1\rightarrow x_1=44
Fehler beim Parsen (http://mathoid.testme.wmflabs.org Serverantwort ist ungültiges JSON.): \nabla F(x_2)=88-2x_2\rightarrow x_2=44