第三章补充:拉格朗日乘子法(B站:中华科技大学-李柏坚)

原视频:28-9 拉格朗日乘数_哔哩哔哩_bilibili

我们现在来介绍一下拉格朗日乘子法的用途:

上图👆是一个三维空间的曲面,我们现在给它一个限制条件,来求它的极值。

如上图👆,假设曲面为,限制条件为平面(注意:这个平面不一定和xy平面垂直哦~),与曲面的交线是一个在空间中的抛物线。那么它会有一个极值(最小值)。那么问题来了,这个极值怎么算?首先,我们要先来了解这个算法。

如上图👆,我们做出了这个曲面的等高线,右侧为等高线的俯视图(即在xy平面上的投影)。那么平面和曲面形成的交线会和等高线在什么地方造成最小值呢?

如下图👇,应该在红色框框这个地方(切线)发生最小值

我们用下面这张图看就更容易理解了👇

绿色线为限制条件在xy平面上的投影(注意:由于平面不一定和xy平面垂直,所以平面与曲面的交线在xy平面上的投影也不一定是直线),而圈圈就是等高线在xy平面上的投影。要想发生极值,那绿色的线就要和圈圈发生相切的情况,而且它们会有共同的切线斜率(即共同的切线)。那么我们就要准备下结论了:绿色线和等高线在切点处,它们法线的向量在方向上是相同或相反的,在数值上是成比例的,即:,这也就是拉格朗日乘子法的公式。

如果你觉得用几何的方式不容易理解,我们也可以用代数的方式,利用连锁率来解释。

由于限制条件为,我们把这里的看作是关于的函数,那么限制条件可写成隐函数的形式:

既然曲面是限制在的情况下,那么曲面函数也可写成:

下面,我们利用连锁率:

例题:

所以,上面题目中的极大值是5,极小值是-5

注意:如果碰到更多的条件,就要扩展出更多的方程式,求出更多的

相关推荐
chaoyuanl42 分钟前
现有游乐设施 XR 数字化升级改造方案
大数据·科技·3d·xr·娱乐
星幻元宇VR5 小时前
公共安全实训展厅设备【人防知识学习系统】
科技·学习·安全
刘一说5 小时前
AI科技热点日报 | 2026年7月8日
人工智能·科技
正申科技-鲲护卫6 小时前
军工雷达怎么走进卧室?正申科技:把国土探测精度,化作深夜无声守护
科技·雷达
自动化测试行业观察6 小时前
友声科技获接口测试核心发明专利,破解跨地域测试一致性难题
科技
测试狗科研平台7 小时前
多尺度仿真如何预测电解液的倍率、寿命与枝晶风险?
功能测试·科技·材料工程
QXWZ_IA8 小时前
油气储罐沉降监测用什么技术方案最好?千寻自动化监测+次声波泄漏方案
运维·科技·自动化·能源
janeboe9 小时前
抖音黑科技兵马俑总站源头简博科技 | 抖音7月推流算法深度重构,收藏率首超完播率成核心指标
大数据·科技·重构·娱乐
恣逍信点9 小时前
《凌微经》助读:本体论根基——“无之自悖”与“形性一体”
人工智能·科技·学习·程序人生·生活·交友·哲学
WoooChi9 小时前
DailyTech-20260708
科技·ai·业界资讯