Стратегия поиска. Идея метода состоит в сравнении значений функции в (n+1)вершинах многогранника (симплекса) , i=1,…, n+1, k- номер итерации и перемещении в направлении оптимальной точки с помощью следующей итерационной процедуры. Точки многогранника
на k+1 итерации совпадают с точками
, за исключением худшей точки
многогранника, т.е. той точки, в которой исходная функция принимает наибольшее значение. Точка
заменяется на другую с помощью трех основных операций: отражения, растяжения, сжатия и редукции. В процессе выполнения данных операций многогранник изменяет свои размеры, что и обусловило название метода. Построение последовательности многогранников заканчивается, когда значения функции в вершинах многогранника отличается от значения функции в центре тяжести многогранника не более, чем на заданную величину.
Важный вопрос – построение начального симплекса. Задается некото-рая базовая точка , а координаты остальных n вершин симплекса получаются следующим образом:
где
, а a – масштабный множитель.
Например, если и остальные две вершины симплекса равны:
Начальный симплекс можно построить иначе: , где
- единичный вектор.
Например, если
Алгоритм метода.
Начальный этап
Задать начальную точку и коэффициенты отражения , растяжения
и сжатия
. Сформировать начальный симплекс. Перейти к основному этапу.
Начальный этап
Шаг 1. Вычислить значение функции во всех точках многогранника и выбрать лучшую и худшую точки и
. Вычислить центр тяжести многогранника за исключением худшей точки:
Здесь h – номер худшей точки.(для функции 2-х переменных точка - середина отрезка, соединяющего точки за исключением худшей).
Шаг 2. Проверить условие окончания счета:
а) если
то поиск закончить ;
б) иначе перейти к шагу 3.
Шаг 3. Выполнить операцию отражения худшей точки через центр тяжести:
Здесь – параметр отражения (рекомендуемое значение
).
Шаг 4. Построение нового многогранника. Для этого вычисляется значение функции в точке , которое сравнивается со значением функции в Лучшей точке
:
а) если, то выполняется операция растяжения:
Здесь – параметр растяжения (рекомендуемое значение
).
Если , то меняем точку
на
, если же
, то меняем точку
на
б) если , то выполняется операция сжатия:
Здесь – параметр сжатия (рекомендуемое значение
)
Если , то меняем худшую точку
на
, если же
, то меняем точку
на
.
в) если , то выполняется операция редукции. В этом случае формируется новый многогранник, содержащий лучшую точку
с уменьшенными вдвое сторонами:
Перейти к шагу 1.
Пример.
Найти минимум функции
Решение.
Т.к. n=2, то в качестве начального многогранника возьмем треугольник с вершинами . Положим
Таким образом,
Проверим окончание счета. Так как
то процесс продолжается.
Выполним операцию отражения худшей точки через центр тяжести.
Имеем:
.
Так как выполним растяжение:
Так как ,
то худшая вершина заменяется на вершину
.
Итак новый многогранник содержит вершины: .
Переходим к шагу 1.
. Таким образом,
Так как
, то процесс продолжается. и т.д.
Методы первого порядка