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
张老师带你学6 小时前
unity 老版本资源迁移,第一人称,完整城市,有出身点房内视图,有gun shop视图,urp
科技·游戏·unity·模型·游戏美术
北京耐用通信8 小时前
国产优选:耐达讯自动化EtherCAT转RS232在工业协议转换中的卓越表现
人工智能·科技·物联网·网络协议·自动化
步步精BBJconn9 小时前
从消费电子到机器人,步步精科技如何切入连接器高端赛道
科技·机器人
2501_9479082014 小时前
F5携手亚马逊云科技与微软参与NSS Labs AI研究报告,定义AI运行时安全测试基准
人工智能·科技·microsoft
星幻元宇VR15 小时前
VR党建互动平台助力党建学习提质增效
科技·学习·安全·vr·虚拟现实
星幻元宇VR15 小时前
VR施工安全行走平台:沉浸式安全教育新方式
科技·学习·安全·生活·vr
永霖光电_UVLED16 小时前
新唐科技宣布402nm波长、4.5W输出功率的紫光激光大规模生产
人工智能·科技
Godspeed Zhao16 小时前
现代智能汽车中的无线技术15.7——TCU之远程OTA升级业务
科技·汽车·智能网联汽车
国信DRS杭州数据恢复16 小时前
浪潮服务器RAID5磁盘阵列VMFS文件系统下虚拟机误删除数据恢复
运维·科技·硬件架构·硬件工程·运维开发
Deepoch17 小时前
边缘语义智能:Deepoc开发板提升工业巡检机器人自主作业水平
人工智能·科技·机器人·具身模型·deepoc