I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   5 ,   No . 3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 8 ~1 2 7   I SS N:  2252 - 8814          118       J o ur n a l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   A Si m ple  Three - t er m  Conjug a te  Gra dient   Alg o rit h m   for  So lv ing  Sy m m et ri c Sys te m s o f   No nl inea r Equa tions         M .   Y.   Wa ziri 1 ,   L .   M uh a m ma d 2 ,   J .   Sa bi’u 3   1 De p a rtme n t  o f   M a th e m a ti c a l  S c ien c e s  F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   Ba y e ro   Un iv e rsit y   Ka n o ,   Nig e ria   2, 3 De p a rtm e n t  o f   M a th e m a ti c s,  F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   No rth w e st Un iv e rsit y ,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 6 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   A u g   1 3 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A u g   2 2 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e r  p re se n ts  a   si m p le  th re e - ter m s  Co n ju g a te  G ra d ien t  a lg o rit h m   f o r  so lv in g   L a rg e - S c a le  s y ste m s  o f   n o n li n e a r  e q u a ti o n s  w it h o u t  c o m p u ti n g   Ja c o b ian   a n d   g ra d ien t  v ia  th e   sp e c ial  stru c tu re   o f  th e   u n d e rly in g   f u n c ti o n .   T h is  th re e   term   C G   o f   th e   p ro p o se d   m e th o d   h a s  a n   a d v a n tag e   o f   so lv in g   re lativ e l y   larg e - sc a l e   p ro b lem s,  w it h   lo w e r  sto ra g e   re q u irem e n t  c o m p a re d   to   so m e   e x isti n g   m e th o d s.  B y   in c o p o ra ti n g   th e   P o w e l  re sta rt   a p p ro a c h   in   to   th e   a lg o rit h m ,   we   p ro v e   th e   g lo b a l  c o n v e rg e n c e   o f   th e   p ro p o se d   m e t h o d   w it h   a  d e riv a ti v e   f re e   li n e   se a rc h   u n d e r   su it a b le  a ss u m ti o n s.  T h e   n u m e rica l  re su lt s   a re   p re se n ted   w h ich   sh o w   th a t  th e   p ro p o se d   m e th o d   is  p ro m isin g .   M a th e m a ti c s S u b jec t  Clas sif i c a ti o n :  6 5 H 1 1 ,   6 5 K0 5 , 6 5 H1 2 ,   6 5 H1 8 .   K ey w o r d :   C o n - j u g ate  g r ad ien t   Der iv ati v e  f r ee   li n e  s ae r ch   S y s te m s   o f   n o n li n ea r   eq u atio n s   Un co n s tr ain ed   o p ti m iza tio n   Co p y rig h t  ©   201 6   In s t it u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M.   Y.   W az ir i,   Dep ar t m en t o f   Ma th e m at ical  Scien ce s   Facu lt y   o f   Scie n ce ,   B ay er o   Un iv er s it y   Ka n o ,   Kan o ,   Nig er ia .   E m ail:  m y w az ir i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   r ea l  lif e  p r o b lem s ,   m an y   p r o b lem s   ar e  in   lar g e - s ca le  s y s te m s   o f   n o n l in ea r   eq u atio n s   s u c h   as  co n ce n tr atio n   o f   c h e m ical  s p ec ies,  cr o s s - s ec tio n al  p r o p er ties   o f   s tr u ct u r al  ele m en t s   an d   d i m e n s io n al   m ec h a n ical   li n k a g es   e. t.c .   He n ce   it   is   e x tr e m el y   i m p o r tan t   t o   d ev elo p e  an   ef f icie n t  a lg o r ith m   to   s o l v e  t h e   f o llo w in g   b asic  lar g e - s ca le   p r o b lem     F ( x )   =   0 ,   ( 1 )     w h er e  F :  R n →R n   is   co n tin u o u s l y   d i f f er e n tiab le,   an d   t h e  J ac o b ian   J ( x ) ≡F ′ ( x )   is s y m m etr ic,   t h at  is   J ( x )= J ( x ) T .   L et  d ef in e  a  n o r m   f u n ctio n   b y   f ( x )   =   1 2 ||F ( x ) || 2 ,  w h er e  ||.||  is   th e  E u clid ea n   n o r m .   T h en   ( 1 )   is   eq u iv ale n t to   th e  f o llo w i n g   u n co n s tr ain ed   o p ti m izatio n   p r o b le m     min f ( x ) ,    x  ∈   Rn   ( 2 )     T h e  g en er al  C G  m et h o d   f o r   s o lv i n g   ( 2 ) ,   is   g i v e n   as f o llo w s     xk +1 = xk + α kd k,   ( 3 )     w h er e  α k> 0   is   attain ed   u s i n g   l in e  s ea r ch ,   a n d   d ir ec tio n   d k  ar e  o b tain ed   b y     d k +1 = − ∇ f ( x k +1 )   +βk d k ,   d 0 =− ∇ f ( x 0 ) ,   ( 4 )     w h er e    is   ca lled   co n j u g ate  g r a d ien t p ar a m eter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   S imp le  Th r ee - term C o n ju g a te  Gra d ien t   A lg o r ith m  fo r   S o lv in g   S ymm etri c  S ystems   o f   …   ( M.  Y.  W a z ir i )   119   I t  is   r e m ar k ab le  t o   m e n tio n   t h at,   m an y   al g o r ith m s   h av e  b ee n   d ev elo p ed   to   s o lv e  n o n li n ea r   s y s te m   o f   eq u atio n s ,   t h e  f a m o u s   o n e  i s   th e  Ne w to n   a n d   q u asi - Ne wto n   m et h o d s   [ 1 ]   w h ich   e n tai ls   co m p u ta tio n   o f   J ac o b ian   m a tr ix   o r   it ’ s   ap p r o x i m ate.   Ot h er   m eth o d s   i n cl u d e  Gau s s - Ne w to n   m et h o d s   [ 2 - 4 ] ,   th e  g r ad ien t - b ased   an d   th e  co n j u g ate  g r ad ien t  m et h o d s   [ 5 - 9 ] ,   t h e  tr u s t  r eg io n   m et h o d   [ 1 0 - 12 ] ,   th e  L e v en b er g - Ma r q u ar d t   m et h o d s   [ 1 3 - 14 ],   th e  ten s o r   m eth o d s   [ 1 5 ] ,   th e  d er iv a tiv e  f r ee   m et h o d s   [ 1 6 - 18 ]   an d   th e  s u b s p ac e     m et h o d s   [ 1 9 ].   On e  o f   t h e   m o s t  cr u cial  f ea t u r es  o f   ea c h   n u m er ical  al g o r ith m s   f o r   s o lv i n g   s y s te m s   o f   n o n lin ea r   eq u a tio n s   i s   h o w   t h e  p r o ce d u r e  d ea ls   w i th   lar g e - s ca le  p r o b le m s .   I t  is   w ell  k n o w n   t h at  ch o ices  o f   β k   af f ec t   n u m er ical  p er f o r m a n ce   o f   th e   m et h o d ,   an d   h en ce   m a n y   r es ea r ch er s   h av e  s t u d ied   ef f ec ti v e  ch o ices  o f   β k   ( s ee   [ 5 - 6 ,  2 0 ] ,   f o r   ex a m p le) .   R ec en tl y   Ha g er   an d   Z h a n g   [ 6 ]   p r esen etd   co n j u g a te  g r ad ie n t  m et h o d s   an d   t h eir   g lo b a l   co n v er g e n ce   p r o p er ties .   T h e  s h o r tco m m in g   o f   co n j u g ate   g r a d ien t  m et h o d s   i s   t h at  m o s t   o f   co n j u g ate  g r ad ien t   m et h o d s   d o   n o t  s ati s f y   t h e  d e s ce n t  co n d itio n   F ( x ) T   d k  ≤   0 .   Ho w e v er ,   s o m e  r esear c h er s   p r o p o s ed   th r ee - ter m   co n j u g ate  g r ad ie n t  m e th o d s   wh ich   al w a y s   g e n er ate  d escen t s ea r ch   d ir ec tio n s   ( s ee   [ 6 - 9 ,   1 9 ]   f o r   ex a m p le) .   T h is   is   w h at  m o ti v ated   u s ,   to   p r o p o s ed   a  s im p le  th r ee   C G  a lg o r ith m   f o r   s o lv i n g   lar g e  s ca le  s y s te m s   o f   n o n l in ea r   eq u atio n s   b y   a  m o d if y i n g   t h e  cla s s ical  m e m o r y less   B FGS  ap p r o x i m atio n   o f   t h e  J ac o b ian   in v er s e  r estar ted   as  a  m u ltip le  o f   a n   id en tit y   m atr i x   at  e v er y   s tep .   T h e  m eth o d   p o s s e s   lo w   m e m o r y   r eq u ir e m e n t,  g lo b al  co n v er g en ce   p r o p er ties   an d   s i m p le  i m p le m en ta tio n   p r o ce d u r e.   T h e  m ai n   co n tr ib u tio n   o f   th is   p ap er   is   to   co n s tr u ct  a  f a s t  an d   ef f icie n t  t h r ee - ter m   co n j u g a te  g r ad ien t   m et h o d   f o r   s o lv in g   ( 1 )   th e  p r o p o s ed   m eth o d   is   b ased   o n   th e  th r ee - ter m   co n j u g ate  g r ad ien t  m et h o d   p r o p o s ed   b y   [ 2 1 ]   f o r   u n co n s tr ai n ed   o p tim izatio n .   I n   o t h er   w o r d s   o u r   a lg o r ith m   ca n   b e  t h o u g h t  as   an   ex ten s io n   to   t h r ee - ter m   co n j u g ate  g r ad ien t  m et h o d   to   a  g e n er al  s y s te m s   o f   n o n l in ea r   eq u a tio n s .   W e  p r esen t  e x p er i m e n ta l   n u m er ical  r es u lts   a n d   p er f o r m an ce   co m p ar is m   w i th   t h r ee - ter m   DF− SD C G  co n j u g ate  g r ad i en t  m et h o d   b y   [ 2 0 ]  w h ic h   i ll u s tr ated   th a t  t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   is   e f f icie n t  a n d   p r o m is in g .   T h e  r est   o f   th e   p ap er   is   o r g an ized   as   f o llo w s :  I n   s ec tio n   2 ,   w e  d esc r ib e  th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   i n   d etail s .   S u b s eq u e n tl y ,   C o n v er g en ce   r e s u l ts   ar e   p r esen ted   in   Sectio n   3 .   So m e   n u m er ical  r esu lt s   ar e  r ep o r te d   in   Sectio n   4   to   s h o w   its   p r ac tical  p er f o r m a n ce .   Fin all y ,   co n cl u s io n s   ar e  m ad e  in   Sectio n   5 .       2.   AL G O RI T H M   T h is   s ec tio n ,   p r esen t s   a  s i m p l e  th r ee   ter m   C G  m et h o d   f o r   s o lv in g   lar g e - s ca le  s y s te m s   o f   n o n li n ea r   eq u atio n s   v ia  m e m o r y les s   B FGS  u p d ate.   I n   g e n er al,   q u a s i - Ne w to n   m e th o d   i s   a n   iter ativ e  m et h o d   t h at   g en er ate s   a  s eq u e n ce   o f   p o in t s   {x k }   f r o m   a  g i v en   i n itial  g u ess   x 0   v ia  th e  f o llo w in g   f o r m :     x k +1 = x k − α k B k − 1 ∇ f ( x k )   k = 0 ,  1 ,  2   . . . ,   ( 5 )     w h er e  B k   is   an   ap p r o x i m atio n   to   th e  J ac o b ian   w h ic h   ca n   b e  u p d ated   at  ea ch   i ter atio n   f o r   k = 0 ,   1 ,   2  .   .   . ,   th e  u p d ated   m a tr ix   B k +1   is   c h o s en   in   s u ch   a  w a y   t h at  it sati s f ies t h e  s ec a n t e q u atio n ,   i.e     + 1 = ,   ( 6 )     w h er e  s k = x k +1 −x k   an d   y k = ∇ f ( x k + 1 )   − ∇ f ( x k )   Or teg a  a n d   R h ei n b o ld t  in   [ 2 2 ]   p r esen ted   ap p r o x i m atio n   t o   th e  g r ad ien t   ∇ f ( x k ) ,   i n   o r d er   to   av o id   co m p u ti n g   e x ac t  g r ad ien t a s       ( 7 )     I n   o u r   w o r k   w e  w ill  u s e   t h e ir   id ea   an d   α k  to   b e  u p d ated   v ia   lin e   s ea r c h   tec h n iq u e.   T h e  u p d ate  f o r m u la  f o r   th e  B FG S  B k   is   g i v en   a s       ( 8 )     B y   let tin g   B k ≈ θI ,   ( 8 )   ca n   b e  r e w r ite  as :                                                                                                   ( 9 )     w h er e,   θ k   as in   R a y d an   [ 2 3 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   2 0 1 6   :   1 1 8   –   1 2 7   120                                                                                    ( 10 )     W e  f u r th er   m u ltip l y   b o t h   s id es   o f   ( 9 )   b y   g ( xk + 1)  to   o b tain                            ( 1 1 )     Ob s er v e  th at  t h e  d ir ec tio n   dk + 1   f r o m   ( 1 1 )   ca n   b e  w r itte n   as                                                                                                               ( 12 )     Hen ce ,   o u r   n e w   d ir ec tio n   i s                                                                                                                ( 13 )     w h er e,                                                                                           ( 14 )                                                                                                               ( 15 )     Fin all y ,   w e  h a v e                                                                                                               ( 16 )     T h er ef o r e  w it h   t h e  p r o p o s ed   s ea r ch   d ir ec tio n   w e  ar e  u s i n g   t h e  d er iv ati v e  f r ee e  li n e  s ea r c h   o f   L i  a n d   L i [ 1 6 ]   to   f in d   α k = m a x { s ,   ρs,  ρ 2 s ,   . . . }  s u c h   th at                                                                      ( 17 )     w h er e  σ,   s   >  0   an d   ρ  ∈   (0 ,  1) .     W e  p r esen t th e  b elo w   al g o r ith m   A l g o r ith m   2 . 1   ( STT C G)   Step   1   : G iv en   x 0   , α   >  0   ,   σ   ∈   ( 0 ,   1 ) ,   ϵ = 10 −4   an d   co m p u te  d 0 = −g 0 ,   s et  k = 0   .   Step   2   : I f   | | g k | |   <  ϵ   .   th e n   s to p ; o th er w is e  co n ti n u e  w it h   Step   3 .   Step   3   : D eter m in e  t h e  s tep s iz e  α k   b y   u s i n g   a  li n e  s ea r c h   co n d itio n s   i n   ( 1 7 ) ,   Step   4   : D eter m in e  δ k   an d   η k   b y   ( 1 4 )   an d   ( 1 5 )   r esp ec tiv el y .   Step   5   : Fin d   th e  s ea r c h   d ir ec tio n   b y   ( 1 3 ) .   Step   6   : P o w el  r estar t c r iter io n .   I f   | + 1 | 2 > 0 . 2 | | + 1 | | 2 ,   th en   s et  + 1 = − 9 + 1   Step   7 : Co n s id er   k = k   + 1   an d   g o   to   s tep   2 .       3.   CO NVER G E NC E   RE S UL T   I n   th is   Sectio n ,   w e  w ill   p r esen t  th e   g lo b al  co n v er g en ce   o f   t h e  s i m p le  th r ee   ter m s   co n j u g ate     g r ad ien t   m et h o d .   Def i n itio n   1   L et  Ω   b e  th e  le v el  s et  d ef in ed   b y         w h er e  τ  is   a  p o s itiv e  co n s ta n t.   T h e  f o llo w i n g   A s s u m p tio n s   a r e  n ee d ed   o n   th e  n o n lin ea r   s y s te m s   F  in   o r d er   t o   estab lis h   th e  g lo b al   co n v er g e n ce   o f   o u r   m et h o d   Ass u m p tio n   A .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   S imp le  Th r ee - term C o n ju g a te  Gra d ien t   A lg o r ith m  fo r   S o lv in g   S ymm etri c  S ystems   o f   …   ( M.  Y.  W a z ir i )   121   ( i)   T h e  lev el  s et  is   b o u n d ed .         ( ii)   I n   s o m e  n ei g h b o r h o o d   N  o f   Ω ,   th e  J ac o b ian   is   lip s ch i tz  co n tin u o u s ,   i.e   th er e  ex i s t  a  co n s ta n t  L  >  0   s . t   f o r   all  x,   y  ∈   N                                                                                             ( 1 8)     ( iii)   T h er e  ex is ts   x ∗   ∈ Ω   s u ch   t h at  F ( x ∗ ) = 0   an d   F′ ( x )   is   co n tin o u s   f o r   all  x .   Ass s u m p tio n   A ( ii )   an d   A ( iii )   i m p lies   t h at  t h er e  ex i s t p o s itiv e   co n s tan ts   κ 1 , κ 2   an d   L 1   s u ch   th at                                                                                                           ( 19 )                                                                                         ( 20 )     T h e  f o llo w i n g   le m m a  s h o w s   t h at  th e  d ir ec tio n   d k  d eter m i n e d   b y   ( 1 3 )   is   in ter esti n g     L e mm a   1   Su p p o s e  t h at  F  is   u n i f o r m l y   co n v e x   t h en   d k  is   d e f in ed   b y   ( 1 3 ) ,   th en   w e  h a v e                                                                                                                       ( 21 )     an d                                                                                                                       ( 22 )     P ro o f .   w h e n   k = 0   ( 2 1 )   an d   ( 2 2 )   h o ld   s in ce   d 0 = −g 0 .   Fro m   th e  d e f in a ti o n   o f   d k   in   ( 1 3 )   w e  h a v e         T h u s   ( 2 1 )   h o ld   f o r   all  k  ≥   1   a n d   B y   L ip ch i tz  co n ti n u i t y ,   we  k n o w   th at  ||y k ||   ≤   L||s k ||.  On   th e  o th er   h an d   b y   u n if o r m   co n v e x it y ,   it  y ield s                                                                                                                       ( 23 )     T h u s ,                                                                       ( 24 )                                                                                                                      ( 25 )                                                                                                                       ( 26 )     Sin ce                                                                                                             ( 27 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   2 0 1 6   :   1 1 8   –   1 2 7   122   Fin all y            ( 2 8)     Hen ce ,   d k + 1  is   b o u n d ed .   T h e  co m m i n g   le m m a  s h o w s   t h at  t h e  li n e  s ea r ch   in   s tep   3   o f   ST T C G  Alg o r it h m   is   r ea s o n ab le,   th en   th e  p r esen ted   al g o r ith m   is   w el l d ef in ed .     L e mm a   2   L et  t h e  Ass u m p t io n   A   h o ld .   T h en   ST T C G  A lg o r it h m   p r o d u ce s   an   i ter ate  o f   z k   = x k   +  α k d k ,  in   a  f i n it e   n u m b er   o f   b ac k tr a k in g   s tep s .   P r o o f :   W e  s u p p o s e  t h at  ||g k ||   →   0   d o es  n o t  h o ld ,   o r   th e   alg o r it h m   i s   s to p ed .   T h en   th er e  e x i s t s   a  co n s ta n t     ϵ 0  >  0   s u ch   t h at                                                                                                                       ( 29 )     W e  w ill  g et  t h is   b y   co n tr ad icti o n .   Su p p o s e  th at  f o r   s o m e  iter ate  in d ex es  s u c h   as  k ∗   th e  co n d itio n   ( 1 7 )   is   n o t tr u e.   T h en   b y   le tti n g   ∗ = ,  it c an   b e  co n clu d ed   th at         co m b i n i n g   w i th   a s s u m p t io n   A   ( ii)  an d   ( 2 1 )   ,   w e  h av e                                                                            ( 30 )     B y   ( 1 9 )   an d   ( 2 8 )         T h u s ,   w e  o b tain         T h u s ,   it  co n tr ad icts   w it h   t h e  d ef in at io n   o f   ∗ .   C o n s eq u en tl y ,   th e  lin e   s ea r c h   p r o ce d u r e   ( 1 7 )   ca n   attain   a   p o s iti v e  s tep le n g th   α k   in   a   f in ite   n u m b er   o f   b ac k tr ac k in g   s tep s .   He n ce   i t  t u r n s   o u t  th e  r e s u l t  o f   th i s   le m m a.   T h e  p r o o f   is   co m p lete.     No w   w e  estab li s h   th e  g lo b al  co n v er g e n ce   t h eo r e m   T h eo r em   L et  t h e  p r o p er ties   o f   ass u m p tio n   A   h o ld .   T h en   th e   s eq u en ce   {xk}  b e  g en er ated   b y   STT C G  alg o r ith m   co n v er g e s   g lo b all y ,   th at  is ,                                                                                                                       ( 31 )   P r o o f .   W e  p r o v e  th i s   t h eo r em   b y   co n tr ad ictio n .   S u p p o s e  th at  ( 3 1 )   is   n o t  tr u e,   t h e n   t h e r e  ex is t s   a   p o s itiv e  co n s tan t  τ  s u c h   th a t                                                                                                                      ( 32 )     Sin ce   ∇ f ( x k )= J k F k ,   ( 3 2 )   im p lie s   th at  t h er e  ex i s ts   a  p o s iti v e  co n s ta n t  τ 1   s ati s f y i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   S imp le  Th r ee - term C o n ju g a te  Gra d ien t   A lg o r ith m  fo r   S o lv in g   S ymm etri c  S ystems   o f   …   ( M.  Y.  W a z ir i )   123                                                                                                                     ( 33 )     C ase  ( i) :  li m   s u p k→∞   α k   >  0 .  t h en   b y   ( 2 2 ) ,   w e  h a v e  li m   i n f k→ ∞   ||F k || = 0 .   T h is   an d   L e m m a  1   s h o w   t h at   li m k→∞   ||F k || = 0 ,   w h ic h   co n tr a d icts   ( 3 2 ) .   C ase  ( ii):  li m   s u p k→∞   α k = 0 .   Sin ce   α k   ≥  0 , th is   ca s e  i m p l ies t h at                                                                                                                       ( 34 )     b y   d e f in itio n   o f   g k  i n   ( 7 ) ,   w e  h av e                                                                          ( 35 )                                                                                                                       ( 36 )                                                                                                                      ( 37 )     w h er e  w e  u s e  ( 1 9 )   an d   ( 2 0 )   in   th e  last   i n eq u a lit y .   ( 1 7 )   an d   ( 3 2 )   s h o w   t h at  t h er e  ex i s ts   a  co n s tan t  τ 2  >  0   s u ch   t h at                                                                                               ( 3 8)     B y   ( 7 )   an d   ( 1 9 ) ,   w e  g e t                                                              ( 39 )     Fro m   ( 2 0 )   an d   ( 3 9 ) ,   w e  o b tain                                                                                                                       ( 40 )                ( 41 )                                                                                                                       ( 42 )     T h is   to g et h er   w it h   ( 3 4 )   an d   l e m m a  2   s h o w   th at   li m k→∞   | |y k| | = 0 .   Fro m   ( 3 8 ) ,   ( 3 9 ) ,   ( 4 0 )   an d   ( 4 1 ) ,     w e  h av e                                                                                                                      ( 43 )     m ea n in g   t h er e  ex is ts   a  co n s tan t  λϵ   (0 ,  1 )   s u ch   th at  f o r   s u f f icie n tl y   lar g e  k                                                                                                                                             ( 44 )     Sin ce   li m k→∞   α k = 0 ,  th e n   ′ = d o es n o t satis f y   ( 1 7 )   n a m el y ,         Sin ce   {x k }  ⊂   Ω   is   b o u n d ed   an d   ( 2 8 ) ,   w i th o u t lo s s   o f   g e n er al it y ,   w e  as s u m e  x k  →  x ∗ .   B y   ( 7 ) ,   w e  h av e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   2 0 1 6   :   1 1 8   –   1 2 7   124                                                                                           ( 45 )     th e  f ac t th at  t h e  s eq u en ce   {d k }  is   b o u n d ed .   o n   th e  o th er   h an d                 ( 46 )     Hen ce ,   f r o m   ( 4 5 )   an d   ( 4 6 ) ,   we  o b tain   − ∇ f ( x ∗ ) T ∇ f ( x ∗ )  ≥  0 ,   wh ich   m ea n s   || ∇ f ( x ∗ ) || =0 .   T h is   co n tr ad icts   w it h   ( 3 2 ) .   T h e  p r o o f   is   th en   co m p leted .       4.   NUM E RICAL   R E SU L T S   I n   th is   s ec tio n ,   w e  test ed   a  s i m p le  th r ee   ter m   co n j u g at e  g r ad ien t  alg o r ith m   a n d   co m p ar e  it ’ s   p er f o r m a n ce   w i th   a  f a m il y   o f   d er iv ativ e   f r ee   co n j u g ate  g r a d ien t  m eth o d   f o r   lar g esca le  n o n lin ea r   s y s te m s   o f   eq u atio n s   [ 2 4 ] :    P r o b lem   3 ,   5,   8 ,   an d   1 0   ar e  co n s tr u cted   b y   u s   w h er e  a s   t h e   r e m ai n in g   ar e  th e   r ef er en ce   t h er ein .   T h e   test   f u n ctio n s   ar e  lis ted   as  f o ll o w s     P r o b lem   1 : see  [ 1 8 ]   F i ( x ) = x i ( co s x i   −  n 1   )   − x n [ s in x i   −  1   −  ( x i   −  1) 2   −  1 ∑ = 1   i = 1 ,   2 ,   .   .   .   ,   n   x 0 = (0 . 5 ,   0 . 5 ,   0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   2 : [ 2 5 ]    F i ( x ) = e x i −  1   i = 1 ,   2 ,   . . . ,   n .   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   3 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   F i ( x ) = 1   − x 2 i   +   x i   +   x i x n− 2 x n− 1 x n   −  2;   i = 2 ,  3 ,   . . . ,   n .   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   4 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   [ 1 8 ]   F i ( x ) = x i   −  3   s in ( x 3 i   −  0 . 6 6 )   +  2 ,   i = 2 ,  3 ,   . . . ,   n   −  1 .   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   5 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   F i ( x ) = co s   x 1   −  9   +  3 x 1   + 8 e x 2   ,   F i ( x ) = co s   x i   −  9   +  3 x i   + 8 e xi    1   ,   i = 1 ,  2 ,   . . . ,   n   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   6 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   [ 2 5 ]   F  ( x ) = 1 2 + ( − 3 ) l og ( + 3 ) − 9   + ( x  −  3)   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   7 : S y s te m   o f   n   n o n l i n ea r   eq u atio n s   [ 1 8 ]   F i ( x )   = 1 2 − − c os ⁡ ( 1 − ) ,     i = 1 ,  2 ,   . . . ,   n   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   8 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   F i ( x ) = (0 . 5   - x i ) 2   +  ( n  +  1   − i ) 2   −  0 . 25 x i   −  1 ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   S imp le  Th r ee - term C o n ju g a te  Gra d ien t   A lg o r ith m  fo r   S o lv in g   S ymm etri c  S ystems   o f   …   ( M.  Y.  W a z ir i )   125   F n ( x ) = 10 1   −  − 2   , i = 1 ,  2 ,   . . . ,   n .   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   9 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   [ 25 ]   F i ( x ) = 4 x i   +   x i +1   −  2 x i   −  + 1 3   F n ( x ) = 4 x n   +   x n− 1   −  2 x n   −  −  + 1 3   i = 1 ,  2 ,   . . . ,   n   −  1 .   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T     P r o b lem   1 0 : S y s te m   o f   n   n o n li n ea r   eq u atio n s   F i ( x ) = 2 −  4 ,   x 0 = (0 . 5 ,  0 . 5 ,  0 . 5 ,   . . . ,   0 . 5) T       T ab le  1 .   Nu m er ical  R es u lt s     S TT C G   A l g o r i t h m           DF - S D C G   A l g o r i t h m   F   D i m   NI   NF   C P U   t i me   NI   NF   C P U   t i me     10 0 0   8   7 . 1 3 E - 04   0 . 3 0 9 1 6 2   27   5 . 3 5 E - 07   0 . 4 8 3 5 8 8   1   50 0 0   9   1 . 6 0 E - 04   0 . 2 2 5 9 7 5   27   1 . 5 9 E - 06   2 . 0 1 5 2 5 9     10000   9   2 . 2 6 E - 04   0 . 3 3 9 4 1 5   27   2 . 3 3 E - 06   4 . 5 3 9 4 9 6     1 0 0 0 0 0   9   7 . 1 6 E - 04   3 . 7 0 6 5 2 5   27   7 . 5 7 E - 06   3 2 . 2 4 1 6 4     10 0 0   86   9 . 2 4 E - 04   0 . 1 4 6 5 1 5   1 1 0   9 . 5 9 E - 05   1 . 8 7 5 7   2   50 0 0   93   9 . 8 8 E - 04   0 . 6 0 8 4 0 5   1 1 8   9 . 1 4 E - 05   7 . 1 7 7 6 5 4     10000   97   9 . 1 7 E - 04   1 . 0 5 6 3 2 7   1 2 1   9 . 3 8 E - 05   1 4 . 6 9 0 8 8     1 0 0 0 0 0   1 0 8   9 . 1 0 E - 04   1 0 . 0 2 4 0 9   1 3 2   9 . 1 8 E - 05   1 5 0 . 8 3 1 1     10 0 0   50   9 . 9 1 E - 04   0 . 1 2 2 6 5 8   23   7 . 7 5 E - 05   0 . 3 9 7 3 1 7   3   50 0 0   55   9 . 2 7 E - 04   0 . 5 5 1 8 5 3   24   3 . 2 7 E - 05   1 . 7 8 2 4 0 6     10000   57   9 . 2 5 E - 04   1 . 0 6 5 8 1 7   24   4 . 6 2 E - 05   3 . 3 0 5 1 9 1     1 0 0 0 0 0   64   8 . 6 3 E - 04   1 3 . 2 0 6 7 8   25   9 . 9 0 E - 05   3 0 . 4 6 6 2 1     10 0 0   59   9 . 9 4 E - 04   0 . 1 6 5 6 8 4   17   5 . 8 8 E - 05   0 . 2 7 0 8 8 4   4   50 0 0   64   9 . 3 0 E - 04   0 . 7 3 5 8 3 7   18   6 . 6 2 E - 05   1 . 3 8 2 7 4 3     10000   66   9 . 2 9 E - 04   1 . 3 3 6 6 7 3   18   9 . 3 6 E - 05   2 . 6 1 4 2 0 8     1 0 0 0 0 0   89   9 . 0 0 E - 04   1 4 . 7 0 0 2 1   25   7 . 6 5 E - 05   3 0 . 4 8 9 1 9     10 0 0   90   9 . 9 1 E - 04   0 . 3 1 2 9 7 3   1 2 0   9 . 8 1 E - 05   2 . 0 5 8 1 9 3   5   50 0 0   97   8 . 9 8 E - 04   1 . 4 0 2 1 9 5   1 2 7   9 . 5 8 E - 05   8 . 2 4 8 6 3 2     10000   99   9 . 8 1 E - 04   2 . 4 9 9 6 6 5   1 3 0   9 . 5 0 E - 05   1 6 . 0 5 2 1 7     1 0 0 0 0 0   1 0 8   9 . 7 2 E - 04   2 3 . 1 9 1 0 4   1 4 0   9 . 2 1 E - 05   1 7 0 . 3 2 1 4     10 0 0   17   7 . 7 2 E - 04   0 . 0 7 4 9 7 5   20   7 . 2 0 E - 05   0 . 3 5 6 3 7 2   6   50 0 0   18   6 . 7 8 E - 04   0 . 2 9 0 9 1   22   9 . 3 5 E - 05   1 . 7 2 3 1 7     10000   22   6 . 9 8 E - 04   0 . 6 2 9 3 6 3   30   9 . 1 6 E - 05   4 . 2 4 7 2 6 1     1 0 0 0 0 0   45   5 . 8 9 E - 04   1 1 . 6 2 3 6 8   48   2 . 3 1 E - 05   6 2 . 5 8 2 5 6       T ab le  2 .   Nu m er ical  R e s u lt s   co n ti n u e     S TT C G   A l g o r i t h m           DF - S D C G   A l g o r i t h m   F   D i m   NI   NF   C P U   t i me   NI   NF   C P U   t i me     10 0 0   21   6 . 6 0 E - 04   0 . 0 6 4 9 8   48   7 . 9 8 E - 05   0 . 8 6 6 4 7 9   7   50 0 0   22   8 . 8 5 E - 04   0 . 2 5 0 8   51   8 . 7 3 E - 05   3 . 6 2 2 1 6 1     10000   23   7 . 5 1 E - 04   0 . 4 5 7 7 5 4   52   9 . 7 3 E - 05   6 . 9 0 0 1 7     1 0 0 0 0 0   38   8 . 4 8 E - 04   7 . 9 0 4 5 8 6   70   8 . 8 6 E - 05   8 1 . 8 9 2 7 3     10 0 0   12   7 . 2 8 E - 04   0 . 0 3 8 4 7   36   9 . 6 9 E - 05   0 . 6 3 0 0 2 2   8   50 0 0   13   3 . 9 7 E - 04   0 . 1 6 2 6 9 3   38   9 . 8 1 E - 05   2 . 7 9 5 9 5 4     10000   13   5 . 6 1 E - 04   0 . 3 0 3 5 5 7   39   9 . 3 4 E - 05   5 . 9 0 7 1 1 6     1 0 0 0 0 0   14   4 . 3 3 E - 04   3 . 5 5 3 2 4 2   42   9 . 0 1 E - 05   4 9 . 7 8 4 3 4     10 0 0   6   9 . 4 6 E - 04   0 . 0 3 8 4 5 5   25   6 . 1 2 E - 05   0 . 4 8 6 9 2 3   9   50 0 0   7   2 . 1 1 E - 04   0 . 1 2 7 9 4 5   26   8 . 2 2 E - 05   2 . 0 8 5 4 7 8     10000   7   2 . 9 9 E - 04   0 . 2 5 6 8 4 1   27   6 . 9 1 E - 05   4 . 8 1 8 5 7 6     1 0 0 0 0 0   7   9 . 4 6 E - 04   2 . 8 8 0 6 4 8   29   7 . 4 6 E - 05   3 5 . 1 8 3 8 8     10 0 0   59   9 . 8 6 E - 04   0 . 1 0 3 0 6 3   22   3 . 9 1 E - 05   0 . 3 7 0 2 3 8   10   50 0 0   64   9 . 2 2 E - 04   0 . 4 0 9 0 3 9   22   8 . 7 5 E - 05   1 . 6 3 8 2 3 1     10000   66   9 . 2 0 E - 04   0 . 7 6 6 1 9 3   23   5 . 5 3 E - 05   3 . 1 7 1 5 0 2     1 0 0 0 0 0   99   9 . 4 0 E - 04   1 2 . 2 0 2 8 9   37   4 . 5 2 E - 05   4 2 . 8 8 4 0 8       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   2 0 1 6   :   1 1 8   –   1 2 7   126           Fig u r e  1 .   P er f o r m a n ce   Pr o _ le  o f   STT C G  an d     DF - SDC G  Me th o d s   w it h   Re s p ec t to   Nu m b er   o f   It er atio n s   f o r   P r o b lem   1 - 10   Fig u r e  2 .   P er f o r m a n ce   P r o _ le  o f   STT C G  an d     DF - SDC G  M eth o d s   w it h   Re s p ec t to   C P U  T im e  i n   S ec o n d s   f o r   P r o b lem   1 - 10       I n   th e  co m p u tat io n al  e x p er i m en ts ,   w e  co m p ar e  t h e  p er f o r m an ce   o f   t h e  m eth o d   i n tr o d u ce d   in   th i s   w o r k   w it h   th a t  o f   A   th r ee - ter m s   P o lak R ib ir eP o ly a k   co n j u g ate  g r ad ien t  al g o r it h m   f o r   lar g e - s ca le  n o n li n ea r   eq u atio n s   i n   o r d er   to   ch ec k   it ’ s   e f f ec ti v en e s s .   N u m er ical  c o m p u tatio n s   h av e  b ee n   p er f o r m ed   in   M A T L A B   R 2 0 1 3 a  o n   a  P C   w it h   I n tel  C E L E R O N( R )   p r o ce s s o r   w it h   4 . 0 0 GB   o f   R A M  a n d   C P U  1 . 8 0 GHz .   W e  u s ed   1 0   test   p r o b le m s   w it h   d i m en s io n s   1 0 0 0 ,   5 0 0 0 ,   1 0 0 0 0   an d   1 0 0 0 0 0   to   test   t h e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  p r o p o s ed   m et h o d   in   ter m s   o f   t h e  n u m b e r   o f   iter atio n s   ( NI )   an d   th e  C PU  ti m e  ( in   s ec o n d s ) .   W e  d ec lar e  a  ter m in a tio n   o f   th e  m et h o d   w h e n e v er   o r   th e   n u m b er   o f   iter atio n   i s   g r ea ter   t h an   3 0 0 .   T h e  p a r am eter s   w er e  ch o s e n   a s   r  =0 . 1 ,  σ = 0 . 01 , s = 1 , ρ = 0 . 1   an d   ϵ = 10 − 4 .                                                                                            ( 4 8)     I n   th e  co lu m n s   o f   tab le  1   w e  h av e  th e  f o llo w i n g :   Dim  : th e  d i m en s io n   o f   t h e  p r o b le m .   N I   : th e  n u m b er   o f   iter atio n .   N F   : th e  f u n ctio n   n o r m   e v al u a tio n   w h e n   t h e  p r o g r a m   is   s to p ed .   C P Utime  : t h e  cp u   ti m e  i n   s ec o n d s .     T h e  n u m er ical  r es u lt  i n   T ab l e s   1   an d   2 ,   w h en   co m p ar i n g   STT C G  w it h   t h e  DF - S DC G   s u b j ec t   to   C P U  ti m e  in   s ec o n d s ,   w e  s ee   th at  ST T C G  is   to p   p er f o r m e r .   C o m p ar in g   ST T C G   w it h   D F - S DC G  s u b j ec t  to   n u m b er   o f   iter atio n s ,   w e   s ee   th at   ST T C G  w a s   b etter   in   7   p r o b lem s   ( i.e   it   ac h ie v ed   m i n in u m   n u m b er   o f   iter atio n s )   w h ile   DF - S DC G   was  b etter   i n   3   p r o b le m s .   T h er e f o r e,   in   co m p ar is o n   is   s h o w n   in   Fig u r es   1   an d   2   ar e  p er f o r m a n ce   p r o f ile  d er i v ed   b y   Do la n   a n d   Mo r e  [ 2 6 ] ,   w it h   DF - SD C G,   ST T C G  ap p ea r s   to   g en er ate   th e   b est s ea r ch   d ir ec tio n   a n d   b est   s tep leg t h .   T h e  d ir ec tio n   dk +1   g iv e n   b y   ( 1 3 )   u s ed   in   ST T C G  s atif ied   th e   d ec s e n t   co n d itio n ,   an d   th e  r es tar ted   s ch e m e  p r o v ed   to   b e  m o r e  r o b u s t in   n u m er ical   ex p er i m en ts   an d   ap p licatio n s .       5.   CO NCLU SI O N     I n   th i s   p ap er   a  n e w   t h r ee - ter m   co n j u g a te  g r ad ien t  al g o r it h m   a s   a  m o d if icatio n   o f   B F GS  q u asi - Ne w to n   u p d ate  f o r   w it h   d esc en t  d ir ec tio n   i s   h as  b ee n   p r e s en ted .   T h e  co n v er g e n ce   o f   t h is   al g o r it h m   w as   p r o v ed   u s i n g   a  d er i v ati v e  f r e e  lin e s ea r ch .   I n te n s i v e  n u m er ical   ex p er i m en ts   o n   s o m e   b en ch m ar k   n o n li n ea r   s y s te m   o f   eq u atio n s   o f   d i f f e r en t  c h ar ac ter is tic s   p r o v ed   t h at  t h e  s u g g ested   a lg o r it h m   is   f aster   a n d   m o r e  ef f icien t c o m p ar ed   to   th r ee   ter m   DF - SD C G  al g o r ith m   [ 2 4 ].       RE F E R E NC E S    [1 ]   S .   Bu h m il e r,   N.  Kre ji ,   a n d   Z.   L u a n in ,   P ra c ti c a l  q u a si - Ne w to n   a l g o rit h m s  f o r  sin g u lar  n o n li n e a r  sy ste m s,  Nu m e r.   A l g o rit h m s 5 5   (2 0 1 0 )  4 8 1 5 0 2 .   [2 ]   G .   F a sa n o ,   F .   L a m p a riello ,   M .   S c ian d r o n e ,   A   tru n c a ted   n o n m o n o to n e   G a u ss Ne w to n   m e th o d   f o r  larg e - s c a le   n o n li n e a r  lea st - sq u a re s p r o b lem s,   Co mp u t.   O p ti m .   A p p l.   3 4   (2 0 0 6 )  3 4 3 3 5 8 .   [3 ]   D.  L i,   M .   F u k u sh im a ,   A   g lo b a l  a n d   su p e rli n e a r  c o n v e rg e n t  G a u ss Ne w to n - b a se d   BF G S   m e th o d   f o r  s y m m e tri c   n o n li n e a r  e q u a ti o n s,  S IAM   J .   Nu me r.  An a l .   3 7   (1 9 9 9 )   1 5 2 1 7 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   S imp le  Th r ee - term C o n ju g a te  Gra d ien t   A lg o r ith m  fo r   S o lv in g   S ymm etri c  S ystems   o f   …   ( M.  Y.  W a z ir i )   127   [4 ]   G .   G u ,   D.  L i,   L .   Qi,   S .   Zh o u ,   De sc e n t  d irec ti o n s  o f   q u a si - Ne w to n   m e th o d s  f o r  sy m m e tri c   n o n l in e a r  e q u a ti o n s,   S IAM   J .   Nu me r.  An a l .   4 0   ( 2 0 0 2 )  1 7 6 3 1 7 7 4 .   X.  T o n g ,   L .   Qi,   On   th e   c o n v e rg e n c e   o f   a   tru st - re g io n   m e th o d   f o r   so lv in g   c o n stra in e d   n o n li n e a r  e q u a ti o n s w it h   d e g e n e ra te so lu ti o n s,  J.  Op ti m .   T h e o ry   A p p l.   1 2 3   ( 2 0 0 4 )  1 8 7 2 1 1 .   [5 ]   Y.  H.  Da i  a n d   Y.   Yu a n ,   A   n o n li n e a r  c o n ju g a te  g ra d ien t  m e th o d   w it h   a   str o n g   g lo b a l  c o n v e rg e n c e   p ro p e rty ,   S IAM   J .   Op ti m . ,   1 0   ( 1 9 9 9 ),   1 7 7 - 1 8 2 .   [6 ]   Y.  Na ru sh im a   a n d   H.  Ya b e ,   Co n ju g a te  g ra d ien t  m e th o d s  b a se d   o n   se c a n t  c o n d it i o n s  t h a t  g e n e ra te  d e sc e n t  se a rc h   d irec ti o n s  f o r  u n c o n stra i n e d   o p ti m iza ti o n ,   J o u rn a l  o f  C o mp u t a ti o n a l  a n d   A p p li e d   M a th e ma ti c s   2 3 6   ( 2 0 1 2 )     4 3 0 3 - 4 3 1 7 .   [7 ]   N.  A n d re i,   A   m o d i  e d   P o lak - Rib i ` e r e - P o ly a k   c o n ju g a te  g ra d ien t  a lg o rit h m   f o r  u n - c o n stra i n e d   o p ti m iza ti o n ,   J o u rn a l   o f  Co m p u t a ti o n a l  a n d   A p p li e d   M a th e ma t ics ,   6 0   (2 0 1 1 )  1 4 5 7 - 1 4 7 1 .   [8 ]   N.  A n d re i,   A   si m p le  th re e - ter m   c o n ju g a te  g ra d ien t  a lg o rit h m   f o r  u n c o n stra in e d   o p - ti m iza ti o n ,   J o u rn a l  o f   Co mp u t a ti o n a l  a n d   A p p li e d   M a t h e ma ti c s,   2 4 1   ( 2 0 1 3 )  1 9 - 2 9 .   [9 ]   N .   A n d re i,   On   t h re e - term   c o n ju g a te  g ra d ien t  a lg o rit h m s  f o r  u n c o n stra in e d   o p ti m iza - ti o n ,   Ap p li e d   M a th e ma t ics   a n d   Co mp u t a ti o n ,   2 1 9   (2 0 1 3 )  6 3 1 6 - 6 3 2 7 .   [1 0 ]   G .   Yu a n ,   X .   L u ,   Z.   W e i,   BF G S   tru st - re g io n   m e th o d   f o r  s y m m e tr ic  n o n li n e a r  e q u a - ti o n s,  J .   Co mp u t.   Ap p l.   M a t h .  23 0   (2 0 0 9 )  4 4 5 8 .   [1 1 ]   G .   Yu a n ,   Z.   W e i,   X.  L u ,   A   BF G S   tru st - re g io n   m e th o d   f o r  n o n li n e a r  e q u a ti o n s,  C o mp u ti n g   9 2   ( 2 0 1 1 )   3 1 7 3 3 3 .   [1 2 ]   J.  Zh a n g ,   Y.   W a n g ,   A   n e w   tru st  re g io n   m e th o d   f o r  n o n li n e a r  e q u a ti o n s,  M a th .   M e th o d s   Op e r.  Res .   5 8   (2 0 0 3 )   2 8 3 2 9 8 .   [1 3 ]   C.   Ka n z o w ,   N.  Y a m a sh it a ,   M .   F u k u sh im a ,   L e v e n b e rg M a rq u a rd t  m e th o d s  f o r  c o n - stra in e d   n o n li n e a r  e q u a ti o n s  w it h   stro n g   lo c a l  c o n v e rg e n c e   p ro p e rti e s ,   J .   Co mp u t.   A p p l.   M a t h .   1 7 2   (2 0 0 4 )  3 7 5 3 9 7 .   [1 4 ]   D.W .   M a rq u a rd t,   A n   a lg o rit h m   f o r  lea st - sq u a re s  e sti m a ti o n   o f   n o n li n e a r  p a ra m e - t e rs,  S IAM   J .   A p p l.   M a th .   1 1   (1 9 6 3 )  4 3 1 4 4 1 .   [1 5 ]   A .   Bo u a rich a ,   R. B.   S c h n a b e l,   T e n so r  m e th o d s  f o r  larg e   sp a rse   s y s tem s  o f  n o n li n e a r  e q u a ti o n s,  M a t h .   Pro g r a m .   8 2   (1 9 9 8 )  3 7 7 4 0 0 .   [1 6 ]   Q.  L i,   D.  Hu i  L ,   A   c las s  f o   d e r iv a ti v e   f re e -   m e th o d s  f o r  larg e - s c a le  n o n li n e a r  m o n o - t o n e   e q u a ti o n s ,   j o u rn a l  o f   Nu me ric a l  An a lys is   3 1   (2 0 1 1 )  1 6 2 5 - 1 6 3 5 .   [1 7 ]   W .   L e o n g ,   M . A .   Ha s sa n ,   M .   Y .   W a z iri ,   A   m a tri x - f re e   q u a si - Ne w to n   m e th o d   f o r  so lv in g   n o n li n e a r  s y st e m s.  Co mp u ter s  a n d   M a th e ma ti c s wit h   Ap p li c a ti o n s   ( 2 0 1 1 )   6 2   2 3 5 4 - 2 3 6 3 .   [1 8 ]   M .   Y.  W a z iri ,   H. A .   A ish a ,   M .   M a m a t,   A   s tru c tu re d   Bro y d e n ' s - L ik e   m e th o d   f o r  so lv in g   s y st e m s  o f   n o n li n e a r   e q u a ti o n s,  A p p l ied   ma t h e ma ti c a l  S c ien c e   v o l.   8   n o . 1 4 1   (2 0 1 4 )  7 0 3 9 - 7 0 4 6 .   [1 9 ]   L .   Zh a n g ,   W .   Zh o u ,   D.H.  L i,   A  d e sc e n t  m o d i  e d   P o lak - Rib i` e re - P o ly a k   c o n ju g a te  g ra d ien t  m e th o d   a n d   it s  g lo b a l   c o n v e rg n e c e ,   IM A  J .   Nu me r.A n a l .   2 6   (2 0 0 6 )  6 2 9 - 6 4 0 .   [2 0 ]   G .   Yu a n a ,   a n d   M .   z h a n g ,   A   th re e - term s  P o lak Rib ire P o ly a k   c o n ju g a te  g ra d ien t  a l - g o rit h m   f o r  larg e - sc a le  n o n li n e a r   e q u a ti o n s  Jo u rn a l   o f   Co m p u tati o n a l  a n d   A p p l ied   M a t h e m a ti c s  ,   2 8 6   ( 2 0 1 5 ) ,   1 8 6 - 1 9 5   G o n g li n   Yu a n a ,   M a o ju n   Zh a n g .   [2 1 ]   S .   De n g ,   Z.   W a n ,   A   th re e - ter m   c o n j u g a te  g ra d ien t  a lg o rit h m   f o r  larg e - s c a le  Un c o n stra in e d   o p ti m iza ti o n   p ro b lem s,  A p p li e d   Nu m e rica l  M a th e m a ti c s  (2 0 1 5 ),   h tt :/ /d x . d o i. o rg /1 0 . 1 0 1 6 /j . a p n u m . 2 0 1 5 . 0 1 . 0 0 8   [2 2 ]   J.  M .   Orte g a   a n d   W .   C.   Rh e in b o ld t ,   Itera ti v e   S o lu ti o n   o f   No n li n e a r  Eq u a ti o n s  in   S e v e ra l  V a riab les ,   A c a d e m ic  P re ss ,   Ne w   Yo rk ,   USA   1 9 7 0 .   [2 3 ]   M .   Ra y d a n ,   T h e   Ba r z il a iai  a n d   Bo rw e in   g ra d ien t  m e th o d   f o rth e   la rg e   sc a le  u n c o n - stra in e d   m in im iz a ti o n   p ro b lem ,   S IAM   J o u rn a l  o n   Op ti miz a ti o n .   7   (1 9 9 7 )  2 6 3 3 .   [2 4 ]   W .   Ch e n g   e t. a l,   A   f a m il y   o f   d e riv a ti v e - f r e e   c o n ju g a te  g ra d ien t   m e th o d s  f o r  larg e - sc a le  n o n li n e a r  s y ste m s  o f   e q u a ti o n s,  J o u rn a l  o f  Co m p u t a ti o n a l  a n d   A p p l ied   M a t h - e ma ti c s   2 2 2   (2 0 0 9 )  1 1 - 19 .   [2 5 ]   L a   Cru z ,   W . ,   M a rti n e z ,   J.M . ,   Ra y d a n ,   M .   sp e tral  re sid u a l  m e th o d   w it h o u t  g ra d i - e n t  in f o rm a ti o n   f o r  so lv in g   larg e - sc a le n o n li n e a r  sy ste m s o f   e q u a ti o n s: T h e o ry   a n d   e x p e rim e n ts,P .   o p ti m iza ti o n   6   ( 2 0 0 4 )   7 6 - 79 .   [2 6 ]   E.   D.  D o lan   a n d   J.  J.   M o re ,   Be n c h m a r k in g   o p ti m iza ti o n   so f t w a r e   w it h   p e rf o r m a n c e   p ro   les ,   M a th e ma ti c a l  Pro g ra mm i n g ,   v o l.   9 1 ,   n o .   2   ( 2 0 0 2 )  2 0 1 2 1 3 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.