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最速下降法

首先,计算函数f的梯度向量:∇f(x1,x2)=[2x150x2]\nabla f(x_1,x_2) = \begin{bmatrix}2x_1\\50x_2\end{bmatrix}f(x1,x2)=[2x150x2]

然后,选择一个初始点(x10,x20)(x_1^0,x_2^0)(x10,x20),比如(0,0)(0,0)(0,0)

接下来,根据最速下降法的迭代公式进行迭代,直到收敛为止:

[x1k+1x2k+1]=[x1kx2k]−αk∇f(x1k,x2k)\begin{bmatrix}x_1^{k+1}\\x_2^{k+1}\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}x_1^{k}\\x_2^{k}\end{bmatrix} - \alpha_k \nabla f(x_1^k,x_2^k)[x1k+1x2k+1]=[x1kx2k]αkf(x1k,x2k)

其中,αk\alpha_kαk是步长(学习率),通常需要通过试错法进行选取,以确保迭代的稳定性和收敛性。

在本例中,由于f(x1,x2)f(x_1,x_2)f(x1,x2)是一个凸二次函数,因此最速下降法可以保证收敛,并得到全局最优解。

具体的迭代过程如下:

kkk(x1k,x2k)(x_1^k,x_2^k)(x1k,x2k)∇f(x1k,x2k)\nabla f(x_1^k,x_2^k)f(x1k,x2k)αk\alpha_kαk(x1k+1,x2k+1)(x_1^{k+1},x_2^{k+1})(x1k+1,x2k+1)f(x1k+1,x2k+1)(x_1^{k+1},x_2^{k+1})(x1k+1,x2k+1)
0(0,0)(0,0)1(0,0)0
1(0,0)(0,0)0.02(0,0)0
2(0,0)(0,0)0.0008(0,0)0
3(0,0)(0,0)0.000032(0,0)0
4(0,0)(0,0)1.28E-6(0,0)0
5(0,0)(0,0)5.12E-8(0,0)0

可以看到,最速下降法迭代6次后收敛,得到的最小值为0,也就是函数f(x1,x2)f(x_1,x_2)f(x1,x2)的最小值。请您继续提问,我将尽快回答您的问题。

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