第十章 共軛方向法

10.1引言

從效率上,共軛方向法位于最速下降法和牛頓法之間嫩海,具有以下特性:
1、對于n維二次型問題囚痴,能夠在n步之內(nèi)得到結(jié)果叁怪。
2、作為共軛方向法的典型代表深滚,共軛梯度法不需要黑塞矩陣奕谭。
3、不需要存儲n*n的矩陣痴荐,也不需要求逆血柳。

10.2 基本的共軛方向算法

針對n維二次型函數(shù)的最小化:
f(x) = \frac{1}{2}x^TQx-x^Tb
其中,Q=Q^T>0, x \in R^n生兆。
基本的共軛方向算法难捌。給定初始點x^{(0)}和一組關(guān)于Q共軛的方向d^{(0)},d^{(1)},...,d^{(n-1)},迭代公式為:
g^{(k)}=\nabla f(x^{(k)}) = Qx^{(k)}-b\\ \alpha_k=-\frac{g^{(k)^T}d^{(k)}}{d^{(k)^T}Qd^{(k)}}\\ x^{(k+1)}=x^{(k)}+\alpha_kd^{(k)}

10.3 共軛梯度法

共軛梯度法不需要提前給定Q共軛方向,而是隨著迭代不斷產(chǎn)生Q共軛方向鸦难,在每次迭代中根吁,利用上一個搜索方向和目標(biāo)函數(shù)在當(dāng)前迭代點的梯度向量之間的線性組合構(gòu)造一個新方向,使其與前面已經(jīng)產(chǎn)生的搜索方向組成Q共軛方向合蔽。這就是共軛梯度法這一名字的由來击敌。


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