Применение метода парабол к решению вариационных задач с ограничениями
И. М. Дерендяев
Аннотация:
Рассматривается задача минимизации строго выпуклого функционала
$f(x)$
на выпуклом замкнутом ограниченном множестве
$Q_1$ гильбертова пространства. Пусть известно начальное приближение
$x^0$ к точке
$x^*$ минимума функционала. Обозначим через
$Q$ некоторое замкнутое выпуклое ограниченное множество, содержащее множество
$Q_1\cap Q_2$ (
$Q\supset Q_1\cap Q_2$), где
$Q_2=\biggl\{x:\|x-x^0\|<\delta\sum\limits_{k=0}^\infty h^{m^k-1}\biggr\}$
$0<h<1$,
$\delta>0$,
$m$ – натуральное число. Последовательные
приближения определяются из соотношений
\begin{gather}
x^{n+1}\in Q,\quad f_n(x^{n+1})\leq f_n(x),\quad x\in Q,\quad\text{где}
\notag\\
f_n(x)=\sum_{k=1}^m\frac1{k!}(f^{(k)}(x^n)(x-k^n)^{k-1},x-x^n),
\quad n=0,1,\dots.\notag
\end{gather}
Теорема. Пусть выполнены условия: 1)
$\|x'-x^0\|\leq\delta$;
2)
$f(x)-m+1$ дифференцируемый на $Q$ функционал и $(f''(x)y,y)\geq r\|y\|^2$,
$r>0$,
$\|f^{(k)}(x)\|\leq N$,
$k=3,4,\dots,m+1$ для всех $y$ и для $x\in Q$;
3) $\dfrac{r}2-N\sum\limits_{k=1}^{m-2}\dfrac{d^k}{k!}\geq0$,
где $d$ – диаметр $Q$;
4)
$h=q^{1/(m-1)}\delta<1$,
где
$$
q=N\biggl[m!\biggl(\frac{r}2-N\sum_{k=1}^{m-2}\frac{k+1}{(k+2)!}d^k\biggr)
\biggr]^{-1}.
$$
Тогда последовательность $\{x^n\}$ сходится к точке $x^*$ минимума функционала $f(x)$
со скоростью, характеризуемой неравенством
$\|x^*-x^n\|<\delta\sum\limits_{k=n}^\infty h^{m^k-1}.$
Рассмотрен также вопрос об условиях сходимости процесса, “близкого” к
методу парабол.
На основе метода парабол предлагается некоторый вариационный метод решения нелинейных функциональных уравнений
$$
F(x)=0,
$$
где
$F(x)$ – потенциальный оператор.
УДК:
518:519.3
Статья поступила: 18.01.1968