当前位置:Family

拉格朗日乘子法例题高中数(繁:數)学 拉格朗日乘子法几何意义?

2025-02-14 22:53:43Family

拉格朗日乘子法几何意义?谢邀:今晚太累了,先整理这么多,后期我会对其修改,在求解最优化问题中,拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier)和KKT(Karush Kuhn Tucker)条件是两种最常用的方法

拉格朗日乘子法几何意义?

谢邀:今晚太累了,先整理这么多,后期我会对其修改,

在求解最优化问题中【读:zhōng】,拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier)和KKT(Karush Kuhn Tucker)条件是两种最常用【读:yòng】的方法。在有等式约束时使用拉格(读:gé)朗日乘子法,在有不等约束时使用KKT条件。

  我们这里提到的最优化问题通常是指对于给定的某一函数,求其在指定作用域(pinyin:yù)上的全局最小值#28因为最小值与最大值可以很容易转[繁:轉]化,即最大值问题可以转化成最小值问题#29。提到KKT条件一般会附带的提一下拉格朗日乘子。对学过高等数学的人来说比较拉格朗日乘子应该会有些印象。二《èr》者均是求解最优化问题的方法,不同之处在于应用的情形不同。

澳门威尼斯人一般情《pinyin:qíng》况下,最优化问题会碰到一下三种情况:

娱乐城1)无约束条件[读:jiàn]

  这是最简单的情况,解决方法通常是函数对变量求导,令求导函数等于0的点可能是极值点。将结果带回原函数进行验证即可。

(2)等式约束条《繁:條》件

设目标函数为(繁体:爲)f#28x#29,约束条件为h_k#28x#29,形如:

  s.t. 表示subject to ,“受限于”的意【读:yì】思,l表示有l个约束条件。

   则解决方法是消元法或者拉格朗日法。消元法{拼音:fǎ}比较简单不在赘述,这里主要讲拉格朗日法,因为后面提到的KKT条件是对拉格《gé》朗日乘子法的一种泛化。

   例如给(繁体:給)定椭球:          

   求这个椭球的内接长方体的最《zuì》大体积。这个问题实际上就是条件极值【zhí】问题,即在条件(练:jiàn) 下,求的最大值。

   当然这个问题实际(繁:際)可以先{读:xiān}根据条件消去 z #28消元法#29,然后带入转化为无条件极值问题来处理。但是有时候这样做很困难,甚至是做不到的,这时候就需要用拉格朗日乘数法了。

   首(练:shǒu)先定义拉格朗日函数F#28x#29:   

( 其《qí》中λk是(pinyin:shì)各《gè》个约束条件的待定系数。)

然后解变(biàn)量的偏导方程:     

......

澳门新葡京

   如果有《yǒu》l个约束条件,就应该有l 1个方程。求出的方程组的解就可能是最优化(pinyin:huà)值(高等数学中提到的极值),将结果带回原方程验证就可得到解。

澳门博彩

   回到上面的【de】题目,通过拉格朗日乘数法将问题转化为    

   对

求偏导得到{练:dào}    

   联立前(qián)面三个方程得到澳门永利和,带入第四个方程解之   

 极速赛车/北京赛车  带入解得最大{pinyin:dà}体积为:   

亚博体育

   至于为什{读:shén}么这么做可以求{拼音:qiú}解最优化[pinyin:huà]?维基百科上给出了一个比较好的直观解释。

 举个二维最优化[pinyin:huà]的例子:

     min f#28x,y#29

皇冠体育

  这里画出z=f#28x,y#29的{练:de}等高线(函数登高线定义见百度百科):

澳门新葡京

                    

绿线标出的是约束g#28x,y#29=c的点的轨迹。蓝线{繁体:線}是f#28x,y#29的等高线。箭头表示斜率,和等高《gāo》线的法线平行。从梯度(pinyin:dù)的方向上来看,显然有d1

世界杯下注

本文链接:http://21taiyang.com/Family/4210021.html
拉格朗日乘子法例题高中数(繁:數)学 拉格朗日乘子法几何意义?转载请注明出处来源