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数学系本科三年级《最优化理论与方法》

Primary LanguageMathematica

Mathematical optimization

Course: 数学系本科三年级《最优化理论与方法》

Textbook: 刘红英. 数学规划基础[M]. 北京航空航天大学出版社, 2012.

课程特点:

该课程有任课教师参加编写的教材、课件、精心配备的习题及参考解答;另外还包含重要的实践环节。

课程描述:

该课程讲授基本的优化理论与实用优化方法。主题包括线性优化(基础、扩展及其应用)和非线性优化。应用领域包括运输和物流优化、模式识别、结构优化、金融工程、制造系统的设计和优化、多学科系统设计与优化。

课程目标: 该课程的目标是培养学生扎实的优化理论基础、培养学生将自己专业领域的相关问题提炼成恰当的优化模型,进行分析并求解的能力。具体的,要求学生掌握基本的优化理论与算法,并编程实现其中的若干重要算法,了解基本算法在计算机上运行的实际性态及性能;了解算法和优化模型的最新发展状况及应用;会使用优化软件,并能解释计算结果。

先修课: 微积分、线性代数、最好还会一种高级编程语言(C语言、Matlab等)

课程内容:

模块1 线性优化

基本理论与方法

  1. 线性规划基本定理、单纯形法及其启动、退化与循环、单纯形法的有效性、矩阵表示及修正单纯形法;
  2. 对偶理论:对偶问题、对偶定理、互补定理;

扩展及其应用

  1. 网络流及其应用:图的基本概念、网络单纯形法、网络流的应用(最大流问题、指派问题、最短路径问题和最小生成树 问题等)

  2. 整数线性规划的表述技巧及应用、分枝限界法

模块2 无约束优化

  1. 无约束优化基础:应用举例、最优性条件、算法概述;
  2. 无约束优化的算法:线搜索法(最速下降法、牛顿法、拟牛顿法和共轭梯度法)、信赖域法和最小二乘;

模块3 约束优化

  1. 约束优化的理论:最优性条件(KKT条件、二阶条件)、拉格朗日对偶、半定规划及其应用;
  2. 二次规划及其应用:等式约束二次规划、积极集法;
  3. 一般约束优化的算法:惩罚函数法与逐步二次规划法;

教材: 刘红英,夏勇,周水生. 数学规划基础. 北京航空航天大学出版社,2012.10.

参考教材:陈宝林. 最优化理论与算法(第2版). 清华大学出版社. 2005.10.

Bertsekas D. P.,非线性规划(第2版). 宋士吉等译. 清华大学出版社,2013.12.

考核: 平时与作业10%+实践环节20%+期中考试40%+期末考试30%

答疑:每周三晚上7:00-8:30,图书馆西配楼512。

教学日历:见附件(内有每次课的详细内容、预习章节和布置的作业)