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IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO NELDER-MEAD - EXCEL, Exercícios de Técnicas de Otimização em Engenharia

Implementação do metodo de Nelder-Mead no microsoft EXCEL com exemplos

Tipologia: Exercícios

2025

Compartilhado em 29/05/2025

victoria-paiva-15
victoria-paiva-15 🇧🇷

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# Implementação do Método Nelder-Mead no Excel
Este documento descreve como implementar o método Simplex Modificado
Nelder-Mead no Excel para resolver os três problemas de otimização
da Questão 7.
## Estrutura Geral
A implementação no Excel seguirá a seguinte estrutura:
1. Definição das funções objetivo
2. Implementação do algoritmo Nelder-Mead
3. Visualização dos resultados
## Problema A: f(x) = (3+1)x₁² - 12xx + (3-1)x₂² + 2x
1. Crie uma nova planilha no Excel.
2. Na célula A1, digite "Problema A: f(x) = (3+1)x₁² - 12xx +
(3-1)x₂² + 2x".
3. Configure as seguintes células:
- A3: "x"
- B3: "x"
- C3: "f(x)"
- A4: 0 (valor inicial de x)
- B4: 0 (valor inicial de x)
- C4: =4*A4^2-12*A4*B4+2*B4^2+2*A4 (função objetivo)
### Passo 2: Implementação do Simplex Inicial
1. Configure três pontos para o simplex inicial:
- A6: "Simplex Inicial"
- A7: "Ponto 1"
- A8: "Ponto 2"
- A9: "Ponto 3"
- B7: =A4 (x do ponto 1)
- C7: =B4 (x do ponto 1)
- B8: =A4+0.1 (x do ponto 2)
- C8: =B4 (x do ponto 2)
- B9: =A4 (x do ponto 3)
- C9: =B4+0.1 (x do ponto 3)
- D7: =4*B7^2-12*B7*C7+2*C7^2+2*B7 (valor da função no ponto 1)
- D8: =4*B8^2-12*B8*C8+2*C8^2+2*B8 (valor da função no ponto 2)
- D9: =4*B9^2-12*B9*C9+2*C9^2+2*B9 (valor da função no ponto 3)
### Passo 3: Implementação do Algoritmo Nelder-Mead
1. Configure células para os parâmetros do algoritmo:
- A11: "Parâmetros"
- A12: "α (reflexão)"
- A13: "γ (expansão)"
- A14: "ρ (contração)"
- A15: "σ (encolhimento)"
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Implementação do Método Nelder-Mead no Excel

Este documento descreve como implementar o método Simplex Modificado Nelder-Mead no Excel para resolver os três problemas de otimização da Questão 7.

Estrutura Geral

A implementação no Excel seguirá a seguinte estrutura:

  1. Definição das funções objetivo
  2. Implementação do algoritmo Nelder-Mead
  3. Visualização dos resultados

Problema A: f(x) = (3+1)x₁² - 12x₁x₂ + (3-1)x₂² + 2x₁

Passo 1: Configuração da planilha

  1. Crie uma nova planilha no Excel.
  2. Na célula A1, digite "Problema A: f(x) = (3+1)x₁² - 12x₁x₂ + (3-1)x₂² + 2x₁".
  3. Configure as seguintes células:
    • A3: "x₁"
    • B3: "x₂"
    • C3: "f(x)"
    • A4: 0 (valor inicial de x₁)
    • B4: 0 (valor inicial de x₂)
    • C4: =4A4^2-12A4B4+2B4^2+2*A4 (função objetivo)

Passo 2: Implementação do Simplex Inicial

  1. Configure três pontos para o simplex inicial:
    • A6: "Simplex Inicial"
    • A7: "Ponto 1"
    • A8: "Ponto 2"
    • A9: "Ponto 3"
    • B7: =A4 (x₁ do ponto 1)
    • C7: =B4 (x₂ do ponto 1)
    • B8: =A4+0.1 (x₁ do ponto 2)
    • C8: =B4 (x₂ do ponto 2)
    • B9: =A4 (x₁ do ponto 3)
    • C9: =B4+0.1 (x₂ do ponto 3)
    • D7: =4B7^2-12B7C7+2C7^2+2*B7 (valor da função no ponto 1)
    • D8: =4B8^2-12B8C8+2C8^2+2*B8 (valor da função no ponto 2)
    • D9: =4B9^2-12B9C9+2C9^2+2*B9 (valor da função no ponto 3)

Passo 3: Implementação do Algoritmo Nelder-Mead

  1. Configure células para os parâmetros do algoritmo:
    • A11: "Parâmetros"
    • A12: "α (reflexão)"
    • A13: "γ (expansão)"
    • A14: "ρ (contração)"
    • A15: "σ (encolhimento)"

- B12: 1.

- B13: 2.

- B14: 0.

- B15: 0.

  1. Configure células para a iteração:
    • A17: "Iteração"
    • B17: 1
    • A18: "Melhor"
    • A19: "Segundo"
    • A20: "Pior"
  2. Ordene os pontos do simplex:
    • Use a função CLASSIFICAR para ordenar os pontos do simplex com base nos valores da função.
    • B18:D18: Melhor ponto (menor valor da função)
    • B19:D19: Segundo melhor ponto
    • B20:D20: Pior ponto (maior valor da função)
  3. Calcule o centroide:
    • A22: "Centroide"
    • B22: =(B18+B19)/2 (x₁ do centroide)
    • C22: =(C18+C19)/2 (x₂ do centroide)
  4. Implemente a reflexão:
    • A24: "Reflexão"
    • B24: =B22+B12*(B22-B20) (x₁ do ponto refletido)
    • C24: =C22+B12*(C22-C20) (x₂ do ponto refletido)
    • D24: =4B24^2-12B24C24+2C24^2+2*B24 (valor da função no ponto refletido)
  5. Implemente a expansão:
    • A26: "Expansão"
    • B26: =B22+B13*(B24-B22) (x₁ do ponto expandido)
    • C26: =C22+B13*(C24-C22) (x₂ do ponto expandido)
    • D26: =4B26^2-12B26C26+2C26^2+2*B26 (valor da função no ponto expandido)
  6. Implemente a contração:
    • A28: "Contração Externa"
    • B28: =B22+B14*(B24-B22) (x₁ do ponto contraído externamente)
    • C28: =C22+B14*(C24-C22) (x₂ do ponto contraído externamente)
    • D28: =4B28^2-12B28C28+2C28^2+2*B28 (valor da função no ponto contraído externamente)
    • A30: "Contração Interna"
    • B30: =B22+B14*(B20-B22) (x₁ do ponto contraído internamente)
    • C30: =C22+B14*(C20-C22) (x₂ do ponto contraído internamente)
    • D30: =4B30^2-12B30C30+2C30^2+2*B30 (valor da função no ponto contraído internamente)
  7. Implemente o encolhimento:
    • A32: "Encolhimento 1"
    • B32: =B18+B15*(B19-B18) (x₁ do ponto encolhido 1)
    • C32: =C18+B15*(C19-C18) (x₂ do ponto encolhido 1)