拉格朗日乘数求极值方法
設給定二元函數 z=?(x,y)z=?(x,y)z=?(x,y) 和附加條件 φ1(x,y)=0,φ2(x,y)=0,φ3(x,y)=0\varphi_1(x,y)=0,\varphi_2(x,y)=0,\varphi_3(x,y)=0φ1?(x,y)=0,φ2?(x,y)=0,φ3?(x,y)=0 ,為尋找 z=?(x,y)z=?(x,y)z=?(x,y) 在附加條件下的極值點,先做拉格朗日函數F(x,y,λ1,λ2,λ3)=f(x,y)+λ1φ1(x,y)+λ2φ2(x,y)+λ3φ3(x,y)F(x,y,\lambda_1,\lambda_2,\lambda_3)=f(x,y)+\lambda_1\varphi_1(x,y)+\lambda_2\varphi_2(x,y)+\lambda_3\varphi_3(x,y)F(x,y,λ1?,λ2?,λ3?)=f(x,y)+λ1?φ1?(x,y)+λ2?φ2?(x,y)+λ3?φ3?(x,y) ,其中λ1,λ2,λ3\lambda_1,\lambda_2,\lambda_3λ1?,λ2?,λ3?為參數。
令F(x,y,λ1,λ2,λ3)F(x,y,\lambda_1,\lambda_2,\lambda_3)F(x,y,λ1?,λ2?,λ3?)對x,y,λ1,λ2,λ3x,y,\lambda_1,\lambda_2,\lambda_3x,y,λ1?,λ2?,λ3?的一階偏導數等于零,即
Fx′=fx′(x,y),λ1φ1x′(x,y),λ2φ2x′(x,y),λ3φ3x′(x,y)=0F'_x=f'_x(x,y),\lambda_1\varphi'_{1x}(x,y),\lambda_2\varphi'_{2x}(x,y),\lambda_3\varphi'_{3x}(x,y)=0Fx′?=fx′?(x,y),λ1?φ1x′?(x,y),λ2?φ2x′?(x,y),λ3?φ3x′?(x,y)=0
Fy′=fy′(x,y),λ1φ1y′(x,y),λ2φ2y′(x,y),λ3φ3y′(x,y)=0F'_y=f'_y(x,y),\lambda_1\varphi'_{1y}(x,y),\lambda_2\varphi'_{2y}(x,y),\lambda_3\varphi'_{3y}(x,y)=0Fy′?=fy′?(x,y),λ1?φ1y′?(x,y),λ2?φ2y′?(x,y),λ3?φ3y′?(x,y)=0
Fλ1′=φ1(x,y)=0F'_{\lambda1}=\varphi_1(x,y)=0Fλ1′?=φ1?(x,y)=0
Fλ2′=φ2(x,y)=0F'_{\lambda2}=\varphi_2(x,y)=0Fλ2′?=φ2?(x,y)=0
Fλ3′=φ3(x,y)=0F'_{\lambda3}=\varphi_3(x,y)=0Fλ3′?=φ3?(x,y)=0
由上述方程組解出x,y,λ1,λ2,λ3x,y,\lambda_1,\lambda_2,\lambda_3x,y,λ1?,λ2?,λ3?,如此求得的解(x,y)(x,y)(x,y),就是函數z=?(x,y)z=?(x,y)z=?(x,y)的附加條件φ1(x,y)=0,φ2(x,y)=0,φ3(x,y)=0\varphi_1(x,y)=0,\varphi_2(x,y)=0,\varphi_3(x,y)=0φ1?(x,y)=0,φ2?(x,y)=0,φ3?(x,y)=0下的可能極值點。把每個點帶入原函數z=?(x,y)z=?(x,y)z=?(x,y),判斷對應的值。
總結
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