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无约束条件的参数优化(2)--牛顿法

无约束条件的参数优化(2)--牛顿法

作者: 安帅帅 | 来源:发表于2018-06-27 22:46 被阅读24次

    一、牛顿法

    在介绍牛顿法之前,先回顾下在数学分析中,对于牛顿法的解释。

    在高数中,牛顿法适中估值方法,用于近似计算,是迭代法的一种。

    其精髓在于:对于目标方程f(x)=0,首先构造同解方程(等价):g(x)=F(x)-x=0;

    其中,在导数部分的分子表示迭代方向,即:dk,步长由分母矩阵(海森矩阵)的逆矩阵求得。分式整体也被称为牛顿方向

    牛顿法有个巨大的缺点,就是:计算量特别巨大,主要体现在海森矩阵的求逆中。

    二、拟牛顿法

    有牛顿法可知,对于牛顿法的计算,主要体现在海森矩阵的逆矩阵求解时,计算量特别巨大。于是提出拟牛顿法,主要目的是使用模拟矩阵来近似第k次迭代时的海森矩阵,来简化计算。

    在第k次迭代时的数学表达式如下:

    常见的拟牛顿法是DFP和BFGS算法。

    不论是DFP还是BFGS,尤其要关注的是他们的算法思想:

    有taylor公式的二阶展开,并求导,并用模拟矩阵替代海森矩阵的逆矩阵,整理得到:

    进一步变量替换,可得:

    不论DFG还是BFGS,都是对上面矩阵的求解。此处暂时不再赘述。

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