1
(1)
g(x)=(2x1−48x2−8)G=(2008)
let g(x)=0:x1=2,x2=1
(2)
如果经过有限次迭代到达, 则必定存在一点 x(k) , 使得在 x(k) 处最速下降方向穿过 x∗ , 这要求负梯度方向为坐标轴方向。由于最速下降法梯度的正交性,即gkTgk−1=0 ,所以要求上一步的方向也为坐标轴方向。以此类推,要求初始方向为坐标轴方向。但是初始点 (0,0)T 处的梯度为 (−4,−8)T ,不是坐标轴方向,所以不可能。
3
要求 x(1)=(2,?) 或 (?,1) 即可,此时只需要一步就收敛。
2
x(0) 出发,d=−G−1g=−A−1(Ax(0)+b)
g(x(1))=b+A(x(1))=b+A(x(0)+d)=b+A(x(0)+−A−1(Ax(0)+b))=0
所以一次迭代到达极小点。
3
α=gkTAgkgkTgkfk−fk+1代入α:=21xkTAxk+bTxk−21(xk−αgk)TA(xk−αgk)−bT(xk−αgk)=−21α2gkTAgk+αxkTAgk+αbTgk=−21α2gkTAgk+αgkTgk=2gkTAgk(gkTgk)2
4
Bk+1=Bk+βuuT+γvvTBk+1sk=yku=yk,β=ykTsk1,v=Bksk,γ=skTBsk−1Bk+1sk=[Bk+ykTsk1ykykT+skTBsk−1Bksk(Bksk)T]sk=Bksk+yk−Bksk=yk
Shermann-Morrison-Woodbury 公式:
(A+βuuT)−1=A−1−1+βuTA−1uβA−1uuTA−1
HkHk+0.5Hk+1=Bk,=Bk+0.5−1=(Bk+βuuT)−1=Bk−1−1+βuTBk−1uβBk−1uuTBk−1,=Bk+1−1=(Bk+0.5+γvvT)−1=Bk+0.5−1−1+γvTBk+0.5−1vγBk+0.5−1vvTBk+0.5−1,=Bk−1−1+βuTBk−1uβBk−1uuTBk−1−1+γvT(Bk−1−1+βuTBk−1uβBk−1uuTBk−1)vγ(Bk−1−1+βuTBk−1uβBk−1uuTBk−1)vvT(Bk−1−1+βuTBk−1uβBk−1uuTBk−1),=Hk−1+βuTHkuβHkuuTHk−1+γvT(Hk−1+βuTHkuβHkuuTHk)vγ(Hk−1+βuTHkuβHkuuTHk)vvT(Hk−1+βuTHkuβHkuuTHk)
5
(1)
由于DFP算法的方向为 A 共轭 diTAdj=0 并且 si=αidi ,所以:
siAsj=αiαjdiTAdj=0
(2)
原命题等价于:
⟺⟺⟺⟺Hk+1Asi=siHk+1A(xi+1−xi)=siHk+1A(xi+1+b−xi−b)=siHk+1(gi+1−gi)=siHk+1yi=si
若 i=k, 则 Hi+1yi=si 显然成立。考虑 k=i+1 :
Hi+2yi=(Hi+1+ΔHi+1)yi=si+(si+1Tyi+1si+1si+1T−yi+1THi+1yi+1Hi+1yi+1yi+1THi+1)yi=si+(si+1Tyi+1si+1si+1Tyi−yi+1THi+1yi+1Hi+1yi+1yi+1THi+1yi)=si+si+1Tyi+1yi+1THi+1yi+1yi+1THi+1yi+1si+1si+1Tyi−Hi+1yi+1yi+1Tsisi+1Tyi+1=si