О роли множителей Лагранжа и двойственности в некорректных задачах на условный экстремум. К 60-летию метода регуляризации Тихонова
- Авторы: Сумин М.И.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»
- Выпуск: Том 28, № 144 (2023)
- Страницы: 414-435
- Раздел: Научные статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/2686-9667/article/view/296482
- DOI: https://doi.org/10.20310/2686-9667-2023-28-144-414-435
- ID: 296482
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обсуждается важная роль множителей Лагранжа и двойственности в теории некорректных задач на условный экстремум. Центральное внимание уделяется задаче устойчивого приближенного нахождения нормального (минимального по норме) решения операторного уравнения первого рода
$Az=u,$ $z\in {\cal D}\subseteq Z,$ где $A:\,Z\to U$ --- линейный ограниченный оператор, $u\in U$ --- заданный элемент,
${\cal D}\subseteq Z$ --- выпуклое замкнутое мно\-жество, $Z,U$ ---
гильбертовы пространства, являющейся классической для теории некор\-ректных задач. Рассматриваются две эквивалентные ей задачи (с точки зрения одновременного существования их единственных решений) на условный экстремум, первая из которых --- это задача ($CE1$) с функциональным ограничением-неравенством $\|z\|^2\to\min,$ $\|Az-u\|^2\leq 0,$ $z\in {\cal D},$ а вторая --- задача ($CE2$) с операторным ограничением-равенством $\|z\|^2\to\min,$ $Az=u,$ $z\in {\cal D}.$ В работе последовательно: 1) показывается, что метод регуляризации Тихонова может естественным образом трактоваться как метод устойчивой аппроксимации точного решения экстремалями функционала Лагранжа для задачи ($CE1$) с одновременным построением в двойственной к ней задаче максимизирующей последовательности из множителей Лагранжа, при этом множитель Лагранжа является величиной обратной параметру регуляризации в методе Тихонова; другими словами, теореме сходимости метода регуляризации Тихонова придается вид утверждения в форме двойственности относительно задачи ($CE1$); 2) обсуждается роль стабилизации по Тихонову для выпуклых задач общего вида при решении задач на условный экстремум; 3) обсуждается основанный на стабилизации по Тихонову двойственной к ($CE2$) задачи устойчивый метод для решения исходного операторного уравнения, который может рассматриваться как метод регуляризации правила множителей Лагранжа для задачи ($CE2$); 4) обсуждаются особенности каждого из двух указанных выше подходов к регуляризации решения исходного операторного уравнения.
Об авторах
Михаил Иосифович Сумин
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»
Автор, ответственный за переписку.
Email: m.sumin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3700-6428
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник
Россия, 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33Список литературы
- А.Н. Тихонов, “О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации”, Доклады АН СССР, 151:3 (1963), 501–504.
- А.Н. Тихонов, “О регуляризации некорректно поставленных задач”, Доклады АН СССР, 153:1 (1963), 49–52.
- А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин, Методы решения некорректных задач, Наука, М., 1974.
- Некорректные задачи естествознания, ред. А. Н. Тихонов, А. В. Гончарский, Изд-во МГУ, М., 1987.
- В.К. Иванов, В.В. Васин, В.П. Танана, Теория линейных некорректных задач и ее приложения, Наука, М., 1978.
- А.Н. Тихонов, А.В. Гончарский, В.В. Степанов, А.Г. Ягола, Регуляризирующие алгоритмы и априорная информация, Наука, М., 1983.
- А.Б. Бакушинский, А.В. Гончарский, Некорректные задачи. Численные методы и приложения, Изд-во Моск. ун-та, М., 1989.
- Ф.П. Васильев, Методы оптимизации: В 2-х кн., МЦНМО, М., 2011.
- М.И. Сумин, Некорректные задачи и методы их решения. Материалы к лекциям для студентов старших курсов, Изд-во Нижегородского госуниверситета, Нижний Новгород., 2009.
- М.И. Сумин, “Принцип Лагранжа и его регуляризация как теоретическая основа устойчивого решения задач оптимального управления и обратных задач”, Вестник российских университетов. Математика, 26:134 (2021), 151–171.
- М.И. Сумин, “О некорректных задачах, экстремалях функционала Тихонова и регуляризованных принципах Лагранжа”, Вестник российских университетов. Математика, 27:137 (2022), 58–79.
- М.И. Сумин, “Регуляризация в линейно выпуклой задаче математического программирования на основе теории двойственности”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 47:4 (2007), 602–625.
- А.Н. Тихонов, “Об устойчивости задачи оптимизации функционалов”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 6:4 (1966), 631–634.
- М.И. Сумин, “Регуляризованная параметрическая теорема Куна–Таккера в гильбертовом пространстве”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 51:9 (2011), 1594–1615.
- М.И. Сумин, “Устойчивое секвенциальное выпуклое программирование в гильбертовом пространстве и его приложение к решению неустойчивых задач”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 54:1 (2014), 25–49.
- М.И. Сумин, “Зачем нужна регуляризация принципа Лагранжа и принципа максимума Понтрягина и что она дает”, Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки, 23:124 (2018), 757–772.
- М.И. Сумин, “Регуляризованные принцип Лагранжа и принцип максимума Понтрягина в оптимальном управлении и обратных задачах”, Тр. ИММ УрО РАН, 25, 2019, 279–296.
- В.М. Алексеев, В.М. Тихомиров, С.В. Фомин, Оптимальное управление, Наука, М., 1979.
- М.И. Сумин, “Недифференциальные теоремы Куна–Таккера в задачах на условный экстремум и субдифференциалы негладкого анализа”, Вестник российских университетов. Математика, 25:131 (2020), 307–330.
- Ж.-П. Обен, Нелинейный анализ и его экономические приложения, Мир, М., 1988.
- Дж. Варга, Оптимальное управление дифференциальными и функциональными уравнениями, Наука, М., 1977.
- М.И. Сумин, “О регуляризации классических условий оптимальности в выпуклых задачах оптимального управления”, Тр. ИММ УрО РАН, 26, 2020, 252–269.
Дополнительные файлы
