BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

dokumen-dokumen yang mirip
BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

SYARAT FRITZ JOHN PADA MASALAH OPTIMASI BERKENDALA KETAKSAMAAN. Caturiyati 1 Himmawati Puji Lestari 2. Abstrak

Masalah maksimisasi dapat ditinjau dari metode minimisasi, karena

OPTIMISASI KONVEKS: Konsep-konsep

16. BARISAN FUNGSI Barisan Fungsi dan Kekonvergenan Titik Demi Titik

Syarat Fritz John pada Masalah Optimasi Berkendala Ketaksamaan. Caturiyati 1 Himmawati Puji Lestari 2. Abstrak

OPTIMISASI KONVEKS: KONSEP-KONSEP

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

URAIAN POKOK-POKOK PERKULIAHAN

DERET TAK HINGGA. Contoh deret tak hingga :,,, atau. Barisan jumlah parsial, dengan. Definisi Deret tak hingga,

Memahami definisi barisan tak hingga dan deret tak hingga, dan juga dapat menentukan

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

MA3231 Analisis Real

PROGRAMMING DENGAN NORMA

BAB I PENDAHULUAN. : k N} dan A(m) menyatakan banyaknya m suku pertama (x n ) yang menjadi suku (x nk ), maka A(m)

BAB 2 OPTIMISASI KOMBINATORIAL. Masalah optimisasi merupakan suatu proses pencarian varibel bebas yang

BAB II KAJIAN PUSTAKA. Pada bab ini akan diberikan landasan teori tentang optimasi, fungsi, turunan,

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 PROGRAM LINIER DAN TAK LINIER. Program linier (Linear programming) adalah suatu masalah matematika

Konvergensi Global Metode Spectral Conjugate Descent yang Baru Menggunakan Pencarian Garis Armijo yang Termodifikasi

KEKONVEKSKAN DAERAH FISIBEL SECOND ORDER CONE PROGRAMMING DENGAN NORMA 1

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III KEKONVERGENAN LEMAH

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. October 10, Dosen FMIPA - ITB

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Ayundyah Kesumawati. April 29, Prodi Statistika FMIPA-UII. Deret Tak Terhingga. Ayundyah. Barisan Tak Hingga. Deret Tak Terhingga

BAB 3 REVIEW SIFAT-SIFAT STATISTIK PENDUGA KOMPONEN PERIODIK

KUANTOR KHUSUS (Minggu ke-8)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. ini sehingga dapat dijadikan sebagai landasan berpikir dan akan mempermudah. dalam hal pembahasan hasil utama berikutnya.

III RELAKSASI LAGRANGE

BAB 2 OPTIMISASI KOMBINATORIAL

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. October 3, Dosen FMIPA - ITB

II LANDASAN TEORI. 2.1 Ruang Contoh, Kejadian dan Peluang. 2.2 Peubah Acak dan Fungsi Sebaran

BAB III FUNGSI TERUKUR LEBESGUE. Setelah dibahas mengenai ukuran Lebesgue dan beberapa sifatnya pada

BAB IV REDUKSI BIAS PADA PENDUGAAN

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Dari contoh di atas fungsi yang tak diketahui dinyatakan dengan y dan dianggap

LANDASAN TEORI. Model ini memiliki nilai kesetimbangan positif pada saat koordinat berada di titik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB VI LIMIT FUNGSI. 6.1 Definisi. A R. Titik c R adalah titik limit dari A, jika untuk setiap persekitaran-δ dari c,

11. FUNGSI MONOTON (DAN FUNGSI KONVEKS)

LIMIT DAN KEKONTINUAN

BAB III INTEGRAL LEBESGUE. Pada bab sebelumnya telah disebutkan bahwa ruang dibangun oleh

Misal, dan diberikan sebarang, terdapat sehingga untuk setiap

II. LANDASAN TEORI ( ) =

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini akan didiskusikan tentang istilah-istilah, teorema-teorema yang akan

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah

II. TINJAUAN PUSTAKA. iterasi Picard di dalam persamaan diferensial orde pertama, perlu diketahui

TINJAUAN PUSTAKA. Dalam bab ini akan dibahas beberapa konsep mendasar meliputi ruang vektor,

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI. Pada Bab Landasan Teori ini akan dibahas mengenai definisi-definisi, dan

Fungsi dan Limit Fungsi 23. Contoh 5. lim. Buktikan, jika c 0, maka

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

Bab 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Pengantar Proses Stokastik

Turunan. Ayundyah Kesumawati. January 8, Prodi Statistika FMIPA-UII. Ayundyah Kesumawati (UII) Turunan January 8, / 15

METODE SUBGRADIEN PADA FUNGSI NONSMOOTH

BAB II KAJIAN PUSTAKA. pemrograman nonlinear, fungsi konveks dan konkaf, pengali lagrange, dan

Definisi 4.1 Fungsi f dikatakan kontinu di titik a (continuous at a) jika dan hanya jika ketiga syarat berikut dipenuhi: (1) f(a) ada,

BAB I PENDAHULUAN. Integral Lebesgue merupakan suatu perluasan dari integral Riemann.

BAB 4 KEKONSISTENAN PENDUGA DARI FUNGSI SEBARAN DAN FUNGSI KEPEKATAN WAKTU TUNGGU DARI PROSES POISSON PERIODIK DENGAN TREN FUNGSI PANGKAT

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

OPTIMASI FUNGSI MULTIVARIABLE TANPA KENDALA DENGAN METODE NEWTON

PAM 252 Metode Numerik Bab 2 Persamaan Nonlinier

BAB I PENDAHULUAN. umum ruang metrik dan memperluas pengertian klasik dari ruang Euclidean R n, sehingga

Lampiran A. Beberapa Definisi dan Lema Teknis

TINJAUAN PUSTAKA. Ruang metrik merupakan ruang abstrak, yaitu ruang yang dibangun oleh

BAB 3 REVIEW PENDUGAAN FUNGSI INTENSITAS LOKAL DAN GLOBAL DARI PROSES POISSON PERIODIK DENGAN TREN FUNGSI PANGKAT

PAM 252 Metode Numerik Bab 2 Persamaan Nonlinier

II. LANDASAN TEORI. 2. P bersifat aditif tak hingga, yaitu jika dengan. 2.1 Ruang Contoh, Kejadian dan Peluang

UJI KONVERGENSI. Januari Tim Dosen Kalkulus 2 TPB ITK

Kuliah 3: TURUNAN. Indah Yanti

G a a = e = a a. b. Berdasarkan Contoh 1.2 bagian b diperoleh himpunan semua bilangan bulat Z. merupakan grup terhadap penjumlahan bilangan.

TINJAUAN SINGKAT KALKULUS

BAB III FUNGSI UJI DAN DISTRIBUSI

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB III. PECAHAN KONTINU dan PIANO. A. Pecahan Kontinu Tak Hingga dan Bilangan Irrasional

10. TEOREMA NILAI RATA-RATA

Fungsi dan Limit Fungsi 23. Contoh 5. lim. Buktikan, jika c > 0, maka

Gambar 1. Gradien garis singgung grafik f

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 1 PENDAHULUAN. 1 ; untuk k = n 0 ; untuk k n. e [n]

BAGIAN KEDUA. Fungsi, Limit dan Kekontinuan, Turunan

F. RANCANGAN KEGIATAN BELAJAR MENGAJAR

ANALISIS REAL 1. Perkuliahan ini dimaksudkan memberikan

4 DIFERENSIAL. 4.1 Pengertian derivatif

Open Source. Not For Commercial Use

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA. Menurut Asghar (2000), secara garis besar masalah optimisasi terbagi dalam beberapa tipe berikut:

Transkripsi:

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Derivatif memegang peranan penting dalam syarat optimalitas fungsi, yaitu untuk mencapai ekstrim, derivatif order satu fungsi tersebut harus bernilai nol. Hal tersebut tidak menjadi masalah untuk fungsi diferensiabel kontinu. Akan tetapi, tidak demikian untuk fungsi yang tidak diferensiabel. Dalam keadaan tertentu, optimisasi untuk fungsi yang tidak diferensiabel harus tetap dilakukan. Oleh karena itu diperlukan suatu metode optimisasi tanpa derivatif yang dapat diaplikasikan baik pada fungsi diferensiabel maupun fungsi yang tidak diferensiabel. Salah satu metode tanpa derivatif yang cukup mudah dipahami adalah metode pencarian langsung (direct-search). Metode ini dilakukan dengan mencoba mengevaluasi fungsi objektif di titik-titik sejumlah berhingga pada tiap iterasi. Kemudian membandingkan nilai-nilai hasil evaluasi tersebut dengan nilai yang diperoleh sebelumnya dan memutuskan tindakan apa yang dilakukan selanjutnya tanpa pendekatan derivatif atau pembentukan model yang eksplisit maupun implisit. Salah satu jenis metode pencarian langsung yang sederhana yaitu metode pencarian langsung yang menggunakan himpunan arah pencarian yang berbentuk basis positif untuk memperoleh titik-titik percobaannya. Metode ini disebut metode pencarian langsung berarah (directional direct-search). 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dibahas di dalam skripsi ini adalah: 1. menyelidiki kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah untuk fungsi diferensiabel kontinu dengan basis positif sebanyak berhingga dan tak hingga serta untuk fungsi yang tidak diferensiabel, 1

2 2. menyelidiki kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah dengan basis positif sebanyak berhingga yang memenuhi syarat bilangan bulat dan parameter step size yang memenuhi syarat bilangan rasional, dan 3. menyelidiki kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah dengan syarat penurunan cukup dalam mengambil titik iterasi baru. 1.3. Batasan Masalah Pada penulisan skripsi ini, penulis membatasi masalah metode pencarian langsung berarah pada masalah optimisasi tanpa kendala dengan fungsi konveks sebagai fungsi objektifnya. Dalam skripsi ini tidak membahas masalah optimisasi dengan kendala dan masalah optimisasi yang fungsi objektifnya tidak konveks. Sebelum membahas metode pencarian langsung berarah ini, diharapkan pembaca telah memahami konsep-konsep dasar dalam teori optimisasi. 1.4. Tujuan dan Manfaat Penyusunan skripsi ini bertujuan untuk mempelajari salah satu jenis metode optimisasi tanpa derivatif yaitu metode pencarian langsung berarah beserta kekonvergenan global untuk beberapa kasus tertentu. Lebih lanjut, manfaat penelitian ini adalah sebagai ide dasar untuk mengembangkan metode pencarian langsung jenis lain. 1.5. Tinjauan Pustaka Metode pencarian langsung berarah menggunakan himpunan pembangun positif, khususnya basis positif, sebagai vektor arahnya. Beberapa sifat dasar dan teorema mengenai himpunan pembangun positif dan basis positif dapat ditemukan dalam Conn, dkk. (2009) dan Davis (1954) serta Lewis dan Torczon (1999). Di akhir pembahasan mengenai dua konsep tersebut dalam Conn, dkk. (2009), terdapat teorema yang menyatakan bahwa norma gradien fungsi f terbatas ke atas oleh dikalikan suatu konstanta positif yang bergantung pada konstanta Lipschitz dan

3 cm(d) 1, yang dapat ditemukan dalam Kolda, dkk. (2003). Akibat dari teorema tersebut adalah untuk nilai α yang menuju nol, diperoleh bahwa gradien fungsi objektif juga konvergen ke nol, yang berarti memenuhi syarat optimalitas fungsi. Pembahasan mengenai kerangka kerja metode pencarian langsung berarah dalam Conn, dkk. (2009) sebagian besar berdasarkan pada kerangka kerja metode pencarian pola tergeneralisasi (generalized pattern-search) yang diperkenalkan oleh Audet dan Dennis (2003). Dalam pembahasan mengenai kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah untuk fungsi nonsmooth atau fungsi yang tidak diferensiabel, variasi fungsi Dennis-Wood yang digunakan oleh Conn, dkk. (2009) serta pembahasan mengenai metode pencarian koordinat yang dapat gagal konvergen pada fungsi tersebut dapat ditemukan dalam Kolda, dkk. (2003). Definisi derivatif berarah tergeneralisasi serta subdiferensial tergeneralisasi untuk fungsi nonsmooth dan beberapa teorema mengenai kedua konsep tersebut diperkenalkan oleh Clarke (1983) dan dapat juga ditemukan dalam Makela dan Neittaanmaki (1992). Selanjutnya konsep tersebut digunakan oleh Conn, dkk. (2009) untuk menunjukkan kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah untuk fungsi nonsmooth. Metode pencarian langsung berarah dengan basis positif yang memenuhi syarat bilangan bulat dan parameter step size yang memenuhi syarat bilangan rasional dapat menghasilkan barisan titik iterasi yang berada di dalam himpunan yang berbentuk lattice bilangan bulat. Konsep mengenai lattice di R n dapat ditemukan dalam artikel Lenstra (2008). Kemudian contoh yang menunjukkan perlunya syarat bilangan bulat tersebut dapat ditemukan dalam Audet (2003). Metode pencarian langsung berarah menghasilkan titik-titik iterasi yang memenuhi lim inf k + f(x k ) = 0 dan tidak dapat diperkuat menjadi lim k + f(x k ) = 0 tanpa modifikasi lebih lanjut pada algoritma untuk metode ini. Kedua asumsi untuk memodifikasi algoritma tersebut dapat ditemukan dalam Conn, dkk. (2009), Kolda, dkk. (2003), serta Torczon (1997), sedangkan bukti teorema yang menunjukkan bahwa hasil asimtotik tersebut dapat diperkuat diperoleh dari Kolda, dkk.

4 (2003). Pembahasan mengenai hasil asimtotik tersebut dilanjutkan dengan penyajian dua contoh fungsi diferensiabel kontinu di R 2 yang dengan metode pencarian langsung berarah menghasilkan titik limit sebanyak tak hingga. Pada contoh yang pertama, gradien di salah satu titik limit tidak nol, sedangkan pada contoh kedua, algoritma masih dapat menghasilkan titik limit sebanyak tak hingga meskipun telah memenuhi kedua asumsi untuk memperkuat hasil asimtotik di atas. Kedua contoh tersebut dapat ditemukan dalam Audet (2003). Selanjutnya pembahasan mengenai syarat penurunan cukup beserta bukti teorema yang menunjukkan kekonvergenan globalnya dapat ditemukan dalam Kolda, dkk. (2003). Konsep-konsep dasar dalam teori optimisasi yang meliputi himpunan konveks, convex cone, dan hyperplane dapat ditemukan dalam beberapa buku tentang teori optimisasi yaitu Bazaraa, dkk. (2006) serta Boyd dan Vandenberghe (2004). Kemudian konsep-konsep lebih lanjut mengenai teorema, sifat, dan corollary yang mengaitkan antara himpunan konveks, cone, convex cone, dan hyperplane dapat ditemukan dalam Rockafellar (1970), salah satu teorema tersebut digunakan oleh Conn, dkk. (2009) untuk membuktikan sifat himpunan pembangun positif. Konsepkonsep analisis real yang digunakan di dalam skripsi ini dapat ditemukan dalam buku tentang analisis real, yaitu Lang (1983). 1.6. Metodologi Penelitian Metode yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini adalah dengan studi literatur dari beberapa buku dan paper yang berkaitan dengan metode pencarian langsung berarah. Di dalam skripsi ini, yang akan dilakukan adalah melengkapi pembuktian teorema di dalam buku tersebut serta menambahkan beberapa contoh numerik penerapan metode pencarian langsung berarah pada beberapa fungsi yang diberikan. Tahap awal yang dilakukan adalah mendefinisikan himpunan pembangun positif dan basis positif beserta sifat-sifatnya dan dilanjutkan dengan penjelasan mengenai beberapa mekanisme sederhana untuk membentuk basis positif. Kemu-

5 dian akan dijelaskan mengenai alasan mengapa himpunan pembangun positif dan basis positif digunakan dalam metode pencarian langsung berarah. Selanjutnya dibahas mengenai estimasi gradien dalam metode pencarian langsung berarah yang diawali dengan mengenalkan definisi cosine measure untuk himpunan pembangun positif dan dilanjutkan dengan membuktikan teorema mengenai kekonvergenan global yang berkaitan dengan himpunan pembangun positif. Tahap berikutnya adalah mengenalkan salah satu metode pencarian langsung berarah yang paling sederhana, yaitu metode pencarian koordinat, dan dilanjutkan dengan penjelasan mengenai kerangka kerja metode pencarian langsung berarah secara umum. Kemudian akan dilakukan penyelidikan mengenai kekonvergenan global untuk fungsi diferensiabel kontinu yang meliputi metode pencarian langsung berarah dengan basis positif yang digunakan sebanyak tak hingga dan berhingga. Setelah itu dilanjutkan dengan menyelidiki kekonvergenan global untuk fungsi nonsmooth atau fungsi yang tidak diferensiabel. Selanjutnya adalah pembahasan mengenai metode pencarian langsung berarah yang dilengkapi dengan syarat penurunan sederhana dan basis positif sebanyak berhingga yang memenuhi syarat bilangan bulat serta parameter step size yang memenuhi syarat bilangan rasional, sehingga barisan titik-titik iterasi berada di dalam himpunan yang berbentuk lattice bilangan bulat. Kemudian akan dijelaskan mengenai modifikasi kerangka kerja metode pencarian langsung berarah untuk memperkuat hasil asimtotik dari titiktitik iterasi yang berkaitan dengan kestasioneran titik limitnya. Berikutnya adalah pembahasan mengenai metode pencarian langsung berarah yang dilengkapi dengan syarat penurunan cukup dan dilanjutkan dengan membuktikan beberapa teorema yang menunjukkan kekonvergenan global jika syarat penurunan cukup dikenakan pada metode tersebut. 1.7. Sistematika Penulisan Pada penulisan skripsi ini, sistematika yang digunakan sebagai berikut.

6 BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang pengambilan topik mengenai metode pencarian langsung berarah, beberapa rumusan masalah yang akan dibicarakan di dalam skripsi ini, pembatasan masalah untuk metode pencarian langsung berarah, tujuan dan manfaat membahas metode pencarian langsung berarah, langkahlangkah peninjauan sumber pustaka untuk membahas metode pencarian langsung berarah, metodologi penelitian dalam pembahasan mengenai metode pencarian langsung berarah, dan urutan penulisan yang sistematis. BAB II DASAR TEORI Pada bab ini dibahas mengenai konsep yang mendasari pembahasan di bab-bab berikutnya. Konsep dasar yang dibahas pada bab ini antara lain: himpunan konveks, optimalitas fungsi, fungsi konveks, himpunan pembangun positif dan basis positif, serta estimasi gradien dalam metode pencarian langsung. BAB III METODE PENCARIAN LANGSUNG BERARAH Pada bab ini dibahas mengenai metode pencarian langsung berarah yang diawali dengan pembahasan mengenai salah satu metode pencarian langsung berarah yang paling sederhana, yaitu metode pencarian koordinat, dan kerangka kerja metode pencarian langsung berarah. Kemudian dilanjutkan dengan pembahasan mengenai kekonvergenan global untuk fungsi diferensiabel kontinu dan fungsi tidak diferensiabel. Selanjutnya adalah pembahasan mengenai metode pencarian langsung berarah dengan syarat penurunan sederhana dan lattice bilangan bulat. Lalu diakhiri dengan pembahasan mengenai metode pencarian langsung berarah dengan syarat penurunan cukup. BAB IV PENUTUP Pada bab ini dibahas mengenai hasil-hasil yang diperoleh dari BAB III, khususnya mengenai kekonvergenan global metode pencarian langsung berarah untuk beberapa kasus tertentu, serta saran-saran yang disampaikan penulis mengenai penelitian lebih lanjut yang dapat dilakukan.