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
QXWZ_IA1 小时前
电力作业安全管控如何从人防走向技防智防?智能工器具体系解析
人工智能·科技·安全
合米AI SOP系统2 小时前
汽车零部件|连接器装配工位,合米科技AI SOP视觉筑牢安全级装配质量防线
人工智能·科技·汽车
葫三生4 小时前
三生原理与《涌现:从简单规则到复杂世界》在“简单规则生成复杂系统”核心思路上存在理论呼应?
人工智能·科技·算法·机器学习·开源
蓝速科技4 小时前
会议室门牌状态灯带选型与落地实施指南丨蓝速科技
科技
风之清扬4 小时前
Agent学习之四-初识Agent CLI
人工智能·科技·学习
IT毕设实战小研5 小时前
基于大数据处理的京东商品销售态势分析与可视化设计
大数据·科技·机器学习·信息可视化·数据分析
筝筝ba14 小时前
1988 NDX收盘价格复盘
科技·ai
衡石科技17 小时前
Data_Agent记忆机制与经验复用衡石分析智能体会话记忆与长期学习技术解析
人工智能·科技·学习·算法·企业级bi
腾视科技-AIoT20 小时前
超低功耗 性能卓越|腾视科技重磅推出TS-SG-SM9系列AI算力模组,引领边缘智能计算新篇章
人工智能·科技·ai·算力模组·ai算力模组·ai模组·腾视科技
nanoscientific1 天前
CO₂纳米气泡注入电解液强化液馈CO₂电还原传质——局部富集、微对流与亲水扩散介质协同
科技·微纳米气泡