看牛頓法的改進與驗證區域性收斂

2022-07-31 15:15:12 字數 849 閱讀 1062

今天繼續看numerical optimization這本書,在看第六章,實用牛頓法。

6.1 提到「不準確」的牛頓法。意思是每次確定迭代方向都要解方程,很慢,實際上也不一定要解出非常精確的迭代方向。於是嘗試用一些迭代解法(例如,共軛梯度法)去解 h*x + g = 0這個方程。

6.2 提到通過共軛梯度法解 ax = b 找搜尋方向p = x的具體做法。

一旦發現乙個點x有 x^t * a * x <= 0此時a非正定,若當前為第一次迭代,以此迭代方向更新牛頓法,否則,以上一次迭代方向更新。前一種情況實際等價於最速下降法。

初始位置x0可以設定為0,也可以設定為上一幀的搜尋方向。兩種方法差不多。

此法不需要顯式的h(共軛梯度法每次更新迭代方向需要的都只是h*某個向量),只需要h * p。因此節省了計算h的時間。

具體的修改方法有:修改cholesky分解,gershgorin修改,對稱不定矩陣修改。具體的演算法以後研究。

當前想解決的問題是,完全證實之前迭代失敗是由於收斂到區域性極值。

想到的具體做法是,對於之前的例子,把有方向和無方向引數的迭代結果分別記錄下來,以後在有方向引數的情形下,看看在無方向的解附近,牛頓迭代是否能夠收斂。

經過試驗,確定牛頓法確實收斂到區域性極值。具體做法是,在有方向引數的迭代過程中,載入無方向引數最終的迭代結果,看迭代是否收斂到無方向的結果。

有方向的收斂函式值為231.68。

載入無方向結果後,收斂函式值為111.98,與無方向引數的模擬方法收斂值一樣。

說明在有方向引數的情況下,231.68並不是全域性最小值。

出現收斂到區域性極值的原因為變數太多。下一步嘗試不再求解內部點的位置(用外部點的權重表示),或把內部點的位置按靜態平衡條件解算,不考慮加速度。

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