TNK049 Optimeringslära

Relevanta dokument
TNK049 Optimeringslära

Billigaste väg: Matematisk modell i vektor/matrisform. Billigaste väg: Matematisk modell i vektor/matrisform

Tillämpningar av dekomposition: Flervaruflödesproblemet. Flervaruflödesproblemet: Lagrangeheuristik

TAOP61 Optimering av realistiska sammansatta system. Speciellt med denna kurs. Uppdateringar. Kursplan

TNK049 Optimeringslära

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

Projekt i transformetoder. Rikke Apelfröjd Signaler och System rikke.apelfrojd@signal.uu.se Rum 72126

Centrala Gränsvärdessatsen:

saknar reella lösningar. Om vi försöker formellt lösa ekvationen x 1 skriver vi x 1

Hjälpmedel: Penna, papper, sudd, linjal, miniräknare, formelsamling. Ej tillåtet med internetuppkoppling: 1. Skriv ditt för- och efternamn : (1/0/0)

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2007

Tentamen i Dataanalys och statistik för I den 5 jan 2016

Lektion 8 Specialfall, del I (SFI) Rev HL

Partikeldynamik. Fjädervåg. Balansvåg. Dynamik är läran om rörelsers orsak.

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

2B1115 Ingenjörsmetodik för IT och ME, HT 2004 Omtentamen Måndagen den 23:e aug, 2005, kl. 9:00-14:00

Radien r och vinkeln θ för komplexa tal i polär form och potensform: KOMPLEXA TAL. ) (polär form) (potensform)

Förklaring:

Flode. I figuren har vi också lagt in en rät linje som någorlunda väl bör spegla den nedåtgående tendensen i medelhastighet för ökande flöden.

Sammanfattning, Dag 1

TSTE20 Elektronik 01/24/ :24. Dagens föreläsning. Praktiska saker. Repetition, storheter. Repetition kretselement och samband Tvåpolssatsen

Del A Begrepp och grundläggande förståelse.

Använd Maple (eller Mathematica) för att lösa dina uppgifter. INLÄMNINGSUPPGIFT 2 Linjär algebra och analys Del2: ANALYS Kurskod: HF1006

2 Jämvikt. snitt. R f. R n. Yttre krafter. Inre krafter. F =mg. F =mg

Generellt ägardirektiv

Tentamen (TEN1) TMEL53 Digitalteknik

Stelkroppsdynamik i tre dimensioner Ulf Torkelsson. 1 Tröghetsmoment, rörelsemängdsmoment och kinetisk energi

på två sätt och därför resultat måste vara lika: ) eller ekvivalent

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 16/8 2017

6.2 Transitionselement

Jämviktsvillkor för en kropp

En studiecirkel om Stockholms katolska stifts församlingsordning

Blixtkurs i komplex integration

Exempel: En boll med massa m studsar mot ett golv. Alldeles innan studsen vet man att hastigheten är riktad

Optimering av underhållsplaner leder till strategier för utvecklingsprojekt

Mätfelsbehandling. Lars Engström

a) B är oberoende av A. (1p) b) P (A B) = 1 2. (1p) c) P (A B) = 1 och P (A B) = 1 6. (1p) Lösningar: = P (A) P (A B) = 1

LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I FYP302 MEKANIK B

TNSL05 Optimering, Modellering och Planering. Föreläsning 6

Tentamen Elektronik för F (ETE022)

Optimering i samband med produktionsplanering av, och materialförsörjning vid, underhåll av flygmotorer

i = 1. (1.2) (1.3) eller som z = x + yi

Partikeldynamik. Dynamik är läran om rörelsers orsak.

KURS-PM för. Namn på kurs (YTLW37) 40 Yhp. Version 1.1 Uppdaterad

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.)

Faradays lag. ger. Låt oss nu bestämma den magnetiska energin för N st kopplade kretsar. Arbetet som kretsarnas batterier utför är

Experimentella metoder 2014, Räkneövning 5

GRÄNSBETECKNINGAR _ ALLMÄN PLATS KVARTERSMARK :B,H ' =-'.=.' ~ 1-~.1-._. - J. K Ll_ ,0 Föreskriven höjd över nollplanet.

TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF1004 TEN

Föreläsning 9. Specialfall inom produk1onsplanering: Cyklisk planering, kopplade lager

FK2002,FK2004. Föreläsning 5

TNK049 Optimeringslära

Tentamen i MATEMATISK STATISTIK Datum: 8 Juni 07

Test av anpassning, homogenitet och oberoende med χ 2 - metod

LJUSETS REFLEKTION OCH BRYTNING. Att undersöka ljusets reflektion i plana speglar och brytning i glaskroppar.

Finansiell Statistik (GN, 7,5 hp,, HT 2008) Föreläsning 6. Regression & Korrelation. (LLL Kap 13-14) Inledning till Regressionsanalys

Snabbguide. Kaba elolegic programmeringsenhet 1364

Introduktionsersättning eller socialbidraghar ersättningsregim betydelse för integrationen av flyktingar? 1

Förstärkare Ingångsresistans Utgångsresistans Spänningsförstärkare, v v Transadmittansförstärkare, i v Transimpedansförstärkare, v i

Inledning och Definitioner

Kvalitetssäkring med individen i centrum

Föreläsning i Elektromagnetisk fältteori: Vektoranalys

Examinator: Torbjörn Larsson Jourhavande lärare: Torbjörn Larsson, tel Tentamensinstruktioner. När Du löser uppgifterna

Optimalitetsvillkor. Optimum? Matematisk notation. Optimum? Definition. Definition

SOMMARERBJUDANDE! UPP TILL 30% RABATT Superpriser gäller t.o.m Från 2.600: : :- -25%

Tentamen i mekanik TFYA16

FÖRDJUPNINGS-PM. Nr Kommunalt finansierad sysselsättning och arbetade timmar i privat sektor. Av Jenny von Greiff

TENTAMEN Datum: 11 feb 08

Attitudes Toward Caring for Patients Feeling Meaninglessness Scale

Grön Flagg-rapport Förskolan Kalven 20 jan 2016

Steg 1 Arbeta med frågor till filmen Jespers glasögon

Balansering av vindkraft och vattenkraft i norra Sverige. Elforsk rapport 09:88

Performansanalys LHS/Tvåspråkighet och andraspråksinlärning Madeleine Midenstrand

Komplettering av felfortplantningsformeln

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

OBS! Dina högtalare (medföljer ej) kan skilja sig från de som visas på bild i denna bruksanvisning. modell RNV70 HIFI-SYSTEM

Vinst (k) Sannolikhet ( )

Specialfall inom produktionsplanering: Avslutning Planerings- Le 8-9: Specialfall (produktval, kopplade lager, cyklisk planering, mm) system

KINESISKA RESTSATSEN OCH STRUKTURSATSER

Kaj Holmberg (LiU) Grön optimering 12 oktober / 22

Lektion 9. Teori. Bilinjär transformation. Byggblock Integratorer. Parasitkapacitanser. SC-filter Leapfrogfilter. LDI-transformation ----

Introduktion Online Rapport Din steg-för-steg guide till den nya Online Rapporten (OLR) Online Rapport

Kursbeskrivning. Översättning i teori och praktik I, 10 hp. Tolkning och översättning I med inriktning mot översättning, GN, 30hp (TTA120)

Revisionsrapport. Finspångs kommun. Granskning av årsredovisning Matti Leskelä Stefan Knutsson

Lösningsförslag till tentamen i SF1861 Optimeringslära för T. Torsdag 28 maj 2010 kl

KVALITETSKRITERIER FÖR NÄTBASERADE LÄROMEDEL

Moment 2 - Digital elektronik. Föreläsning 2 Sekvenskretsar och byggblock

SAMMANTRÄDESPROTOKOLL. Sammanträdesdatum Grankvist, Mona-Lisa Koivusalo, Mats Sjölund, Jan, frånv. Wistbacka, Inger Wassborr, Ossian

gymnasievalet 2019 Dags att välja gymnasium

1 av 13. Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR

VALUE AT RISK. En komparativ studie av beräkningsmetoder. VALUE AT RISK A comparative study of calculation methods. Fredrik Andersson, Petter Finn

TNK049 Optimeringslära

ENKEL LINJÄR REGRESSION

Trafikljus stresstest för försäkrings- och driftskostnadsrisker inom livförsäkring

FÖRDJUPNINGS-PM. Nr Kommunalt finansierad sysselsättning och arbetade timmar i privat sektor. Av Jenny von Greiff

VÄXANDE OCH AVTAGANDE FUNKTIONER. STATIONÄRA(=KRITISKA) PUNKTER. KONVEXA OCH KONKAVA FUNKTIONER. INFLEXIONSPUNKTER

Skoldemokratiplan Principer och guide till elevinflytande

Konsoliderad version av

Tentamen i Tillämpad matematisk statistik för MI3 och EPI2 den 15 december 2010

gymnasievalet 2019 Dags att välja gymnasium

Transkript:

TNK049 Optmerngslära Clas Rydergren, ITN Föreläsnng 10 Optmaltetsvllkor för cke-lnjära problem Icke-lnjär optmerng med bvllkor Frank Wolfe-metoden

Agenda Optmaltetsvllkor för cke-lnjära problem Grafsk tolknng (kap 11.1) Nödvändga och tllräcklga vllkor för optmaltet (kap 11.3) Formulerng av Karush Kuhn Tucker (KKT)-vllkoren (kap 11.4) Icke-lnjär målfunkton och lnjära bvllkor Frank Wolfe-metoden (kap 1.1)

Ascent- och descentrktnng Betrakta mn då f g () ( ) b, 1,...,m I punkten är gradenten f () den rktnng vlken funktonen väer mest. Alla rktnngar som avvker mndre än 90 º från gradenten är ascentrktnngar. f T ( ) d 0 Detta kan tecknas: d är en ascentrktnng tll f. I punkten är rktnngen f () den rktnng vlken funktonen avtar mest. Alla rktnngar som avvker mndre än 90 º från f () är descentrktnngar. f T ( ) d 0 Detta kan tecknas: d är en descentrktnng tll f. 3

Eempel: Ej optmum mn f ( ), då g ( ) b, 1,...,m g ( 3 ) Tllåtet område här! d g 1 ( ) Här gäller: f d > 0 Det fnns alltså en tllåten descentrktnng tll f. Då kan nte vara optmum tll mnproblemet. g ( ) f () g ( 3 ) g 1 ( ) 4

Eempel: Optmum mn f ( ), då g ( ) b, 1,...,m g ( 3 ) Här gäller: Om f d > 0 så är d en otllåten rktnng. Det fnns alltså ngen tllåten descentrktnng tll f. Då är optmum tll mn-problemet. Tllåtet område här! g 1 ( ) g g 1 ( ) 3( ) f ( ) g ( ) 5

Formell defnton En kon som spänns upp av vektorerna h 1 och h består av alla vektorer som kan skrvas som en cke-negatv lnjärkombnaton av h 1 och h. Detta kan tecknas som: C = y y = α 1 h 1 + α h ; α 1, α > 0 h 1 Ett nödvändgt krav för att ska vara optmum ( ett mn-problem) är att f lgger den kon, som defneras av normalerna tll de aktva bvllkoren. Dessutom måste vara tllåtet med avseende på alla bvllkor. y h Och så måste komplementartet gälla, så att dualvarablerna v = 0 de bvllkor som nte är aktva. 6

Karush Kuhn Tucker (KKT)-vllkoren (för optmaltet ett cke-lnjärt problem) mn f ( ), då g ( ) b, 1,...,m Karush Kuhn Tucker (KKT)-vllkoren tll detta problem är: f ( ) m v g 1 ( ) v 0, 1,..., m Dual tllåtenhet g ( ) b, 1,..., m b g ( ) 0, 1 m v,..., Prmal tllåtenhet Komplementartet 7

Tllräcklga och nödvändga vllkor (för optmaltet ett cke-lnjärt problem) mn f ( ), då g( ) b, 1,...,m,v uppfyller KKT-vllkoren. Problemet är konvet. Tllräcklga vllkor för optmaltet. SATS 11.3 är ett lokalt och globalt optmum. Nödvändga vllkor för optmaltet. är ett lokalt optmum. Det fnns ett v v, sådant att Vssa regulartetskrav. SATS 11.,v uppfyller KKT-vllkoren. 8

Formulerng av KKT-vllkor Se upp med tecknen på dualvarablerna! Skrv på normalform! mn f () då g ( ) b, 1,...,m ma f () då g ( ) b, 1,...,m Då ska dualvarablerna vara cke-negatva. Icke-normal form cke-postv dualvarabel. Lkhet Dualvarabel utan tecken-krav. Eempel! Boken blandar hop normalform och standardform kap 11.4. 9

Metoder för cke-lnjär optmerng med bvllkor Karush Kuhn Tucker-vllkoren kan användas för att verfera optmaltet hos en optmum-kanddat.? * De utgör dock ngen metod att fnna. I den här kursen ska v ttta på en sådan metod: Frank Wolfe: konve målfunkton lnjära bvllkor Frank Wolfe används bl a trafkplanerng. (Lab Trafknformatk, KTS 4.) specalfall där LP-problemet blr bllgaste väg. 10

Sökmetoder jämförelse Steg Allmänt 0 Utgå från en tllåten lösnng, 1 Bestäm tllåten och förbättrande sökrktnng Bestäm steglängd 3 Uppdatera och upprepa Utan bvllkor (cke-lnjärt) Valfr punkt (allt tllåtet) Se på gradent (Brantaste lutnng)/ Hessan (Newton) Lnjesöknng Uppdatera punkt, tll steg 1 Lnjära bvllkor (cke-lnjärt) Frank Wolfe Utgå från en tllåten lösnng, Lnjärappromera målfunktonen. Lös LP-problem. Få uppskattnng Lnjesöknng mellan punkt och LP-optmum Uppdatera, få uppskattnng. Gå tll steg 1 11

Frank Wolfe-metodens dé Ickelnjär målfunkton, lnjära bvllkor Appromera målfunkton Lnjära bvllkor! Om lnjär målfunkton: Smplemetoden kan användas Appromaton första ordnngs Taylor-utvecklng: f f k + f k T (k) Stäng n målfunktonsvärde mellan gränser Varje tllåten lösnng ger en pessmstsk uppskattnng Varje lnjärt optmum ger en optmstsk uppskattnng 1

Frank Wolfe-metoden: Typproblem f () mn f ( ) då A b 0 (k ) f ( ) f ( * ) z( * ) LP * LP * (k ) Tllåtet område z Varje tllåten lösnng ger en pessmstsk uppskattnng (mn-problem: UBD) Varje lnjärt optmum ger en optmstsk uppskattnng (mn-problem: LBD) Optmum lgger : z( ) f ( LBD f ( * ) ) f ( * * ( k) LP UBD ) 13

Frank Wolfe-metoden (för mn-problem) 0) Börja en tllåten punkt 0. Vd behov använd smple fas 1. Sätt: k = 0, LBD =, UBD = f (0) 1) Taylorutveckla f() k : z = f k + f k T (k) 4) Defnera sökrktnng d (k) = y (k) (k) Sätt: k+1 = k +t d k 5) Utför lnjesöknng mellan k och y k : t (k) = arg mn t 0 f k + t d (k) 14 ) Lös LP-problemet: (LP) mn z( ) f ( då A b, 0, där z 0 = f k f k T (k). Låt y (k) = LP vara optmallösnng. Uppdatera LBD = ma LBD, z y (k). 3) Kontrollera avbrottskrterum Avbryt om UBD LBD < ε. ( k) ) T z 0 6) Beräkna ny punkt (k+1) = (k) +t d (k) f k+1 ger en pessmstsk uppskattnng av f( ). Uppdatera UBD = f (k+1). 7) Kontrollera avbrottskrterum Samma krterum som steg 3. 8) Uppdatera, k = k + 1 Gå tll steg 1.

Frank Wolfe-metoden: Eempel 1 1 4 16 4 ) ( mn f 0, 6 då 1 1 1-1 0 1 3 4 5 6 7-1 0 1 3 4 5 6 7 Tllåtet område 1 15

Fler kurser optmerngslära TNK047 Optmerng och systemanalys 6 hp, HT, oblgatorsk för KTS3 Heltalsproblem, analys av beslutsproblem med flermålsoptmerng, spelteor och lokalserngsmodeller. Modellerng och modellanalys. TNK104 Tllämpad optmerng I 6 hp, valbar för KTS4/KTS5 Kombnatorska problem, heurstker, lokalsöknng, tabusöknng. Programmerng och nlämnngsuppgfter. TNK105 Tllämpad optmerng II 6 hp, valbar för KTS4/KTS5 (kräver TNK104 som förkunskap) En större projektuppgft med mplementerng av optmerande metoder och heurstker. Optmerng (och programvaran AMPL) dyker även upp som moment flera andra kurser, bl a kanddatarbetet (oblgatorskt för KTS3). Dessutom fnns kurser hos MAI/Optmerngslära Lnköpng. 16

Inför Lekton 10 Uppgft 1.5: Frank Wolfe-metoden. Rta! Lös LP-problemet grafskt. Rta n fguren vad som händer. Td för självräknng: Gamla uppgfter? Frågor från datorlekton? 17

Tentamen Tentamen består av 7 uppgfter, 3 p per uppgft, 10 p för godkänt. Uppgfterna kommer den ordnng de passar n lektonsplanen, och är alltså nte ordnade efter svårghetsgrad. I några fall består uppgften av deluppgfter. Dessa kan lösas oberoende av varandra. Klarar man nte a)-uppgften kan man alltså ändå försöka med b)-uppgften etc. Läroboken (men nte övnngsboken) får tas med vd tentamenstllfällen. Det är en lämplg strateg att använda denna som en formelsamlng. Tentamna från 011 nnehåller 1 frågor om heltalsproblem (formulerng av heltalsproblem, Gomorys plansnttnngsmetod, Land Dog Dakns trädsöknngsmetod). Detta moment har nu utgått ur kursen sdan 01, och man kan bortse från dessa uppgfter vd tentamensläsnngen. 18

www.lu.se