حل دستگاه معادلات خطی به کمک بهینه سازی

درریاضیات کاربردی، به ویژه تعیین جواب تقریبی برای معادلات انتگرال و معادلات دیفرانسیل معمولی و پاره ای، به مسائلی برخورد می کنیم که گر چه از نظر تئوری دارای جواب یکتا هستند ولی در عمل، با گسسته سازی آنها، جوابهای عددی زیادی برای مسأله به دست می آید. در چنین مواردی باید به طریقی از بین جوابهای تقریبی آن را که به جواب واقعی نزدیکتراست انتخاب کرد. مسائل بد وضع دارای ویژگی فوق هستند. متأسفانه مدل ریاضی برخی از مسائل کاربردی بد وضع است، به این معنا که با تغییری جزئی درداده های مسأله تغییر فاحشی در جواب واقعی مسأله ملاحظه می شود و این خصوصیت تعیین جواب تقریبی مسأله را دشوار می کند. پس از گسسته سازی این نوع مسائل تقریباً تمامی آنها منجر به حل یک دستگاه معادلات خطی می شوند که ماتریس ضرایب آنها بد وضع است (عدد حالت ماتریس ضرایب بزرگ است). حل این دستگاه معادلات به روشهای عددی معمول جوابهای دور از واقع به دست می دهد و حتی اجرای این روشها روی دو کامپیوتر با سخت افزار متفاوت جوابهایی با اختلاف زیاد به دست می دهند! در صورتی که کرانهایی از جواب دستگاه دردست باشد می توان جواب تقریبی مورد نظر را با استفاده از حل یک مسأله بهینه سازی به دست آورد. مثلا در حل دستگاه n معادله n مجهول زیر ax = b اگر بدانیم که .|xi| ≤ δi , i = 1,…,n و δiها اعداد مثبت معلوم باشند، می توان مسآله خوشوضع زیر را حل کرد[ 2] یا [ 3]: minimize ||ax – b || .subject to : |xi| ≤ δi , i = 1,…,n