1. Задача: минимизировать функцию $$f(x_1,x_2) = -100 - x_2 + 0.01x_1^2 - 0.01x_1 + 10$$ при ограничениях $$x_1 \in [-15,5], x_2 \in [-3,3]$$.
2. Для минимизации функции многих переменных с ограничениями используем метод нахождения стационарных точек и проверку границ области определения.
3. Найдём частные производные:
$$\frac{\partial f}{\partial x_1} = 0.02x_1 - 0.01$$
$$\frac{\partial f}{\partial x_2} = -1$$
4. Приравниваем частные производные к нулю для нахождения критических точек:
$$0.02x_1 - 0.01 = 0 \Rightarrow x_1 = \frac{0.01}{0.02} = 0.5$$
$$-1 = 0$$ — невозможно, значит минимум по $x_2$ достигается на границах.
5. Подставляем $x_1=0.5$ в функцию:
$$f(0.5,x_2) = -100 - x_2 + 0.01(0.5)^2 - 0.01(0.5) + 10 = -100 - x_2 + 0.0025 - 0.005 + 10 = -90 - x_2 - 0.0025$$
6. Минимум по $x_2$ достигается при максимальном $x_2$ в области, так как коэффициент при $x_2$ отрицательный:
$$x_2 = 3$$
7. Итоговое решение:
$$x_1 = 0.5, \quad x_2 = 3$$
Минимальное значение функции:
$$f(0.5,3) = -90 - 3 - 0.0025 = -93.0025$$
8. Проверка границ по $x_1$:
- При $x_1 = -15$ и $x_2=3$:
$$f(-15,3) = -100 - 3 + 0.01(225) + 0.15 + 10 = -103 + 2.25 + 0.15 + 10 = -90.6$$
- При $x_1 = 5$ и $x_2=3$:
$$f(5,3) = -100 - 3 + 0.01(25) - 0.05 + 10 = -103 + 0.25 - 0.05 + 10 = -92.8$$
9. Значение в найденной точке меньше, значит это минимум.
10. Для реализации в MATLAB и Excel используйте найденные значения $x_1=0.5$, $x_2=3$ и проверьте функцию.
Conditional Minimization 462D27
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.