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
蓝速科技1 天前
蓝速科技会议室电子门牌批量标准化部署实战指南
科技
不会写代码的女程序猿2 天前
养生馆采购 AI 四诊仪,5000 元预算怎么选?
大数据·人工智能·科技·ai·健康医疗
AI情绪识别开源2 天前
检信AI高一分班分科智选评估系统 v2.0测试报告
开发语言·数据结构·人工智能·科技
nanoscientific2 天前
臭氧微纳米气泡耦合颗粒活性炭(O₃-MNBs/GAC)深度处理饮用水中微量有机污染物——从实验室到中试的工程化验证
科技·微纳米气泡
chunmiao30322 天前
116 家科技公司联名预警:AI 网络攻击进入高发期
人工智能·科技·安全
CPETW2 天前
USB TO I2C_(Excel)_Scan ---- 1000KHz总线速率测试_A
c语言·开发语言·网络·科技·单片机
2601_962382432 天前
龙旗科技ESG认证提级,公司治理与可持续发展成效彰显
科技·机器人·风险·可持续发展·公司治理
SleepNW_POV2 天前
家居消费科普|床垫 “黑科技” 深度拆解,磁疗负离子宣传陷阱分析
科技
星核0penstarry2 天前
HICOOL 2026深度解读:从四大仪式看北京硬科技生态的底层逻辑
大数据·人工智能·科技·ai·创业创新·ai编程
财迅通Ai2 天前
今海医疗科技公布2026年中期业绩:营收同比增长134.16%,有望纳入港股通
科技·今海医疗科技