Обратные и некорректные задачи

Возможное направление спуска

Этот класс методов решения задач НП основан на движении из одной допустимой точки к другой с лучшим значением целевой функции.

Типичная стратегия поиска в алгоритмах этого класса состоит в следующем. Возьмем текущую допустимую точку и найдем направление такое, что при достаточно малых выполняются следующие два условия: 1) точка является допустимой; 2)

После нахождения допустимого направления решается задача одномерной минимизации по параметру для нахождения оптимальной длины шага в направлении . Далее перемещаемся в точку и процесс поиска повторяется.

Корректные и некорректные задачи, классы математических задач, которые различаются степенью определённости их решений. Многие математические задачи состоят в том, что по исходным данным u ищется решение z. При этом считается, что u и z связаны функциональной зависимостью z = R (u). Задача называется корректной задачей (или корректно поставленной), если выполнены следующие условия (условия корректности): 1) задача имеет решение при любых допустимых исходных данных (существование решения); 2) каждым исходным данным u соответствует только одно решение (однозначность задачи); 3) решение устойчиво.

Смысл первого условия заключается в том, что среди исходных данных нет противоречащих друг другу условий, что исключало бы возможность решения задачи.

Второе условие означает, что исходных данных достаточно для однозначной определённости решения задачи. Эти два условия обычно называют условиями математической определённости задачи.

Третье условие заключается в следующем. Если u1 и u2 - два различных набора исходных данных, мера уклонения которых друг от друга достаточно мала, то мера уклонения решенийz1 = R (u1) и z2 = R (u2) меньше любой наперёд заданной меры точности. При этом предполагается, что в многообразии U = {u} допустимых исходных данных и в многообразии возможных решений Z = {z} установлено понятие меры уклонения (или меры близости) r(u1, u2) и r*(z1, z2). Третье условие обычно трактуется как физическая детерминированность задачи. Это объясняется тем, что исходные данные физической задачи, как правило, задаются с некоторой погрешностью; при нарушении же третьего условия как угодно малые возмущения исходных данных могут вызывать большие отклонения в решении.

Задачи, не удовлетворяющие хотя бы одному условию корректности, называются некорректными задачами (или некорректно поставленными).

Обширный класс некорректно поставленных задач в естествознании составляют задачи обработки наблюдений без дополнительной (количественной) информации о свойствах решений. Если изучается объект, количественные характеристики z которого недоступны для прямого изучения, то обычно исследуются некоторые проявления этого объекта u, функционально зависящие от z. Задача обработки наблюдений состоит в решении «обратной задачи», т. е. в определении характеристики z объекта по результатам наблюдений u; при этом u задаётся приближённо.

Имеется много работ (особенно советских математиков), посвященные методам приближённого решения некорректно поставленных задач и их применений к решению обратных задач. Эти работы имеют важное значение для автоматизации обработки наблюдений, для решения проблем управления и т. д.

Дата добавления: 2015-04-24