1、复习1. 0.618法 适用目标函数为单峰的情形,第1个试验点确定在因素范围的0.618处,后续试点可以用“加两头,减中间”的方法来确定. 用0.618法确定试点时,从第2次试验开始,每一次试验都把存优范围缩小为原来的0.618.因此,n次试验后的精度为2. 斐波那契数列1,1,2, 3,5,8,13,21,34,3.黄金分割常数w的近似分数列3. 分数法 适用目标函数为单峰的情形,第1个试验点确定在因素范围的黄金分割近似分数处,后续试点可以用“加两头,减中间”的方法来确定.4. 0.618法和分数法的区别0.618法:适合a,b区间上的实数试点问题分数法:适合a,b区间上的有限试点问题 5.
2、 分数法的最优性2次试验可以最多处理2个试点问题3次试验可以最多处理4个试点问题4次试验可以最多处理7个试点问题 5次试验可以最多处理12个试点问题6次试验可以最多处理20个试点问题n次试验可以最多处理(Fn+11)个试点问题 新课一、对分法案例1 有一条10km长的输电线路出现了故障,在线路的一端A处有电,在另一端B处没有电,要迅速查出故障所在位置.0.618法和分数法都是先做两个试验,然后再通过比较,确定存优范围,不断地将试验范围缩小,最后找到最佳点.现在找输电线路故障所在位置,我们只需在AB之间的任意点C做检查,就能根据点C是否有电,判断出故障在哪一段,从而缩小故障范围,而不需要做两个试
3、验进行比较.那么,如何选取每次的检查点才能迅速找出故障位置呢? 第一个检查点C安排在线路中间,如果有电,说明故障不在AC而在CB段,接着在CB中点D检查,如果没有电,说明故障在CD部分,再在CD中点E检查,如此类推,很快就能找出故障的位置.这个方法的要点是每个试点都取在因素范围的中点,将因素范围对分为两半,所以这种方法就称为对分法.用这种方法做试验的效果较0.618法好,每次可以去掉一半.那么是不是所有的问题都可以用对分法呢?不是的.如果每做一次试验,根据结果,可以决定下次试验的方向,就可以用对分法.例如案例1中,根据有没有电就可以判断是哪段线路有故障,下次就在有故障的一段检查.决定下次试验方
4、向,只要满足以下两个条件就可以:一是要有一个标准,对分法每次只有一个试验结果,如果没有一个标准,就无法鉴别试验结果的好坏,案例1中的标准是有没有电;二是要预知该因素对指标的影响规律,也就是说,能够从一个试验的结果直接分析出该因素的值是取大了还是取小了,案例1中,根据检查点是否有电,知道下一个应该离A点更近些还是更远些.如果没有这一条件就不能确定下一次应该在哪个因素范围进行试验.案例2 在商品价格竞猜游戏中,每一次试猜时,如何给出商品估价就可以最迅速地猜出真实价格?因为每次给出估价都会得到“高了”或“低了”的提示语,于是,我们可以根据提示语确定下一次该往高还是往低估.这说明可以用对分法给出商品估
5、价,每次给出的估价都是存优区间的中点.每给一次估价,可以使价格范围缩小 ,迅速猜中商品价格. 可以发现对分法和0.618法及分数法,在确定下一个试点时,比较的对象是不同的.后两种方法是两个试点上的试验结果的比较,而对分法是一个试点上的试验结果与已知标准(或要求)的比较.所以在满足目标函数为单峰的假设下,使用对分法还需要满足具有已知标准这个条件.从效果上看,对分法比0.618法及分数法好,每一次试验可以去掉一半的因素范围.相对于0.618法及分数法,对分法更简单,易操作.思考分别用0.618法和对分法安排试验,找出蒸馒头时合适的放碱量,哪种方法会更有效呢?为什么?二、盲人爬山法在实际的生产实践和
6、科学试验中,某些因素不允许大幅度调整.例如,设备正在运行中,如果坏一次损失会很大;某些成分含量的多少对结果影响很大,甚至由于该成分的过量破坏了试验装置的清洁度,而影响下一次试验结果的正确性.这些试验用0.618法、分数法或对分法就不很合适.这种限制要求我们在原有生产条件的基础上逐步探索,逐步提高,就像盲人爬山一样,在立足处,对前后两个方向进行试探,如果前面高了就向前走一步,否则试探后面,如果前后都比某点低,就说明达到山顶了.盲人爬山法的操作步骤是:先找一个起点A(可以根据经验或估计),在A点做试验后可以向该因素的减少方向找一点B做试验.如果好,就继续减少;如果不好,就往增加方向找一点C做试验.
7、如果C点好就继续增加,这样一步一步地提高.如果增加到E点,再增加到F点时反而坏了,这时可以从E点减少增加的步长,如果还是没有E点好,则E就是该因素的最佳点.这就是单因素问题的盲人爬山法.盲人爬山法的效果快慢与起点关系很大,起点选得好可以省好多次试验.所以对爬山来说,试验范围的正确与否很重要.另外,每步间隔的大小,对试验效果关系也很大.在实践中往往采取“两头小,中间大”的办法.也就是说,先在各个方向上用小步试探一下,找出有利于寻找目标的方向,当方向确定后,再根据具体情况跨大步,快接近最佳点时再改为小步.如果由于估计不正确,大步跨过最佳点,这时可退回一步,在这一步内改用小步进行.一般说来,越接近最
8、佳点的时候,效果随因素的变化越缓慢.这个方法还可以应用在某些可变因素要调到某点,必须经过由小到大或由大到小的连续过程的问题上.像改变气体和液体的流速、温度;仪器调试中的可变电容、可变电阻;等等,采用爬山法比较合适.试验中,可以边调整边检查,调到最佳点时就固定下来.一般在大生产中爬山法较常用.三、分批试验法(1)均分分批试验法(2)比例分割分批试验法从效果上看,比例分割法比均匀法好.但是比例分割法每批中的试验点挨得太近,如果试验效果差别不显著的话,就不好鉴别.因此,这种方法比较适用于小的因素变动就能引起结果的显著变化的情形.究竟一批安排几个试验合适呢?这要根据具体的情况而定.如果做一次试验很方便
9、,消耗很少,时间很短;或检验很麻烦,时间又长;或代价很大,而且每次检验可以有好多样品同时进行,在这种情况下每批试验可多做几个,即将试验范围分得细一些;否则就少做几个.四、多峰的情形一般可以采用以下两种方法.(1)先不管它是“单峰”还是“多峰”,用前面介绍的处理单峰的方法去做,找到一个“峰”后,如果达到预先要求,就先应用于生产,以后再找其他更高的“峰”(即分区寻找).(2)先做一批分布得比较均匀的试验,看它是否有“多峰”现象.如果有,则分区寻找,在每个可能出现“高峰”的范围内做试验,把这些“峰”找出来.第一批分布均匀的试点最好以下述比例分:a: b0.618:0.382.(图1)这样有峰值的范围总是成(a,b) 或(b, a)形式(图2).课后作业1.阅读教材P. 18-P.22; 2.学案第一讲 第五课时.