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Das Buch gibt eine Einführung in zentrale Konzepte und Methoden der Nichtlinearen Optimierung. Es ist aus Vorlesungen der Autoren an der TU München, der TU Darmstadt und der Universität Hamburg entstanden. Der Inhalt des Buches wurde insbesondere auf mathematische Bachelorstudiengänge zugeschnitten und hat sich als Basis entsprechender Vorlesungen sowie für eine anschließende Vertiefung im Bereich der Optimierung bewährt. Der Umfang entspricht zwei zweistündigen oder einer vierstündigen Vorlesung, wobei etwa in gleichem Umfang sowohl unrestringierte Optimierungsprobleme als auch Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen behandelt werden. Im Teil über die unrestringierte Optimierung werden sowohl Trust-Region- als auch Liniensuch-Methoden zur Globalisierung behandelt. Für letztere wird ein ebenso leistungsfähiges wie intuitives Konzept der zulässigen Suchrichtungen und Schrittweiten entwickelt. Die schnelle lokale Konvergenz Newton-artiger Verfahren und ihre Globalisierung sind weitere wichtige Themengebiete. Das Kapitel über restringierte Optimierung entwickelt notwendige und hinreichende Optimalitätsbedingungen und geht auf wichtige numerische Verfahren, insbesondere Sequential Quadratic Programming, Penalty- und Barriereverfahren ein. Der Bezug von Barriereverfahren zu den aktuell intensiv untersuchten Innere-Punkte-Verfahren wird ebenfalls hergestellt.

Mathematical optimization. --- Numerical analysis. --- Computer mathematics. --- Optimization. --- Numerical Analysis. --- Computational Mathematics and Numerical Analysis.

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Numerical methods of optimisation --- kansrekening --- numerieke analyse --- optimalisatie

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Partial differential equations --- Computer. Automation --- differentiaalvergelijkingen --- automatisering --- informatica --- wiskunde

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This special volume focuses on optimization and control of processes governed by partial differential equations. The contributors are mostly participants of the DFG-priority program 1253: Optimization with PDE-constraints which is active since 2006. The book is organized in sections which cover almost the entire spectrum of modern research in this emerging field. Indeed, even though the field of optimal control and optimization for PDE-constrained problems has undergone a dramatic increase of interest during the last four decades, a full theory for nonlinear problems is still lacking. The contributions of this volume, some of which have the character of survey articles, therefore, aim at creating and developing further new ideas for optimization, control and corresponding numerical simulations of systems of possibly coupled nonlinear partial differential equations. The research conducted within this unique network of groups in more than fifteen German universities focuses on novel methods of optimization, control and identification for problems in infinite-dimensional spaces, shape and topology problems, model reduction and adaptivity, discretization concepts and important applications. Besides the theoretical interest, the most prominent question is about the effectiveness of model-based numerical optimization methods for PDEs versus a black-box approach that uses existing codes, often heuristic-based, for optimization.

Partial differential equations --- Computer. Automation --- differentiaalvergelijkingen --- automatisering --- informatica --- wiskunde