Квазиньютоновские методы

В основе квазиньютоновских методов лежит идея восстановления квадратичной аппроксимации функции по значениям ее градиентов. Это позволяет, не прибегая к вычислению матриц вторых производных, разработать методы, обладающие достоинствами метода Ньютона.

Вид итерации квазиньтоновских методов имеет общую структуру

Квазиньютоновские методы - student2.ru (5.10.1)

где матрица Квазиньютоновские методы - student2.ru пересчитывается рекуррентно таким образом, что

Квазиньютоновские методы - student2.ru ,

если и не на всем пространстве Квазиньютоновские методы - student2.ru , то хотя бы в подпространстве меньшей размерности.

Градиент квадратичной функции (5.9.1) задается выражением:

Квазиньютоновские методы - student2.ru (5.10.2)

Для произвольного вектора Квазиньютоновские методы - student2.ru разность градиентов Квазиньютоновские методы - student2.ru , согласно (5.10.2), удовлетворяет соотношению

Квазиньютоновские методы - student2.ru . (5.10.3)

При Квазиньютоновские методы - student2.ru , в силу (5.10.3), справедливо равенство

Квазиньютоновские методы - student2.ru . (5.10.4)

В квазиньютоновских методах пересчитываются матрицы либо Квазиньютоновские методы - student2.ru , где Квазиньютоновские методы - student2.ru , таким образом, что для них удовлетворяются квазиньютоновские соотношения (5.10.3), (5.10.4), а в качестве векторов Квазиньютоновские методы - student2.ru берутся векторы

Квазиньютоновские методы - student2.ru , (5.10.5)

где Квазиньютоновские методы - student2.ru - точки, генерируемые процессом (5.10.1).

Произвольную формулу перерасчета матриц Квазиньютоновские методы - student2.ru или Квазиньютоновские методы - student2.ru , которые после пересчета удовлетворяют квазиньютоновским соотношениям (5.10.3), (5.10.4), будем обозначать Квазиньютоновские методы - student2.ru и Квазиньютоновские методы - student2.ru соответственно, при этом, если рассчитываются матрицы Квазиньютоновские методы - student2.ru , то для использования в (5.10.1) необходимо получить Квазиньютоновские методы - student2.ru . Формула пересчета матриц Девидона-Флетчера-Пауэлла (DFP) имеет вид

Квазиньютоновские методы - student2.ru . (5.10.6)

В современных вычислительных алгоритмах пересчитываются не матрицы Квазиньютоновские методы - student2.ru , а их треугольные разложения, что при расчете матриц Квазиньютоновские методы - student2.ru , позволяет избежать трудоемкой операции обращения матриц.

Выпишем общую схему метода квазиньютоновского типа

Квазиньютоновские методы - student2.ru , (5.10.7)

Квазиньютоновские методы - student2.ru ,

где задается начальная точка Квазиньютоновские методы - student2.ru и матрица Квазиньютоновские методы - student2.ru . Величины шагов спуска Квазиньютоновские методы - student2.ru удовлетворяют условию точного одномерного спуска

Квазиньютоновские методы - student2.ru , (5.10.8)

либо условию (5.4.8).

Наши рекомендации