20554

Условный экстремум функции. Постановка задачи. Вывод функции Лагранжа

Доклад

Математика и математический анализ

Переменные целевой функции f0xmin 1 Где x nмерный вектор независимых переменных: x=x1x2xn могут быть наложены ограничения различного вида Ограничения в форме равенства 2 называется уравнениями связи. Рассмотрим задачу о минимуме f0x при наличии уравнения связи fx=0. Уравнение связи на плоскости представляются в виде линий пересечения. она лежит на линии fx=0 удовлетворяет уравнению связи и расположена ближе всех к точке x где x точка минимума целевой функции.

Русский

2013-07-31

120 KB

10 чел.

 Условный экстремум функции. Постановка задачи. Вывод функции Лагранжа.

Переменные целевой функции f0(x)min (1) Где xn-мерный вектор независимых переменных: x=x1,x2,…,xn могут быть наложены ограничения различного вида

Ограничения в  форме равенства (2) называется уравнениями связи. А неравенство (3) называется ограничителями.  Т.о. независимые переменные x связаны дополнительными условиями и такая задача о минимуме целевой функции, наз-ся задачей на условный экстремум функции. Представим целевую функцию линиями уровня.

Картинка.

Рассмотрим задачу  о минимуме f0(x) при наличии  уравнения связи f(x)=0. Уравнение связи на плоскости представляются в виде линий пересечения. Решением задачи будет точка x0, т.к. она лежит  на линии f(x)=0, удовлетворяет уравнению связи и расположена ближе всех к  точке x*, где x* - точка минимума целевой  функции. Если бы не было уравнения связи, то для определения точки минимума x* достаточно было бы выполнить необходимое условие экстремума в этой точке: .

При наличии уравнения связи решение задачи, т.е. определение точки x0 строится другим методом: окружим т. x0 некоторым подмножеством:линеаризуем уравнение связи на этом множестве окрестности точки x0 , т.е. представим уравнение в виде линейной части разложения в ряд тейлора. Для простоты рассуждений, рассмотрим уравнение связи от 2 переменных: и разложим его в ряд Тейлора в окрестности точки х0: f(x0) +. Так как множество и точка х0 удовлетворяет уравнению связи, то   следовательно - уравнение связи в окрестности точки х0 . условие минимума целевой функции в точке х0  Разложим левую часть неравенства(5) так же в ряд Тейлора и удержим только линейную часть этого ряда.  и подставим это в неравенство (5) :  Следовательно (условие минимума). Таким образом в окрестности точки х0 мы имеем новое уравнение связи в форме (4) и условие минимума в форме неравенства(6). Из (4) выразим :

Обозначим: Подставим (7) в (6)

. Условие минимума записалось таким образом. Здесь :  - бесконечность малая величина приращения переменной x2.

При любом произвольном  условие минимума (8) выполняется всегда, если ; Если оно не выполняется, то можно подобрать такое , при котором (8) будет выполнено.

Дополним (9) тождеством следующего вида.

. Обозначим через ур-е (9), (10), примут вид:

   ;    

Полученные условия следуют из условия минимума целевой функции в форме (6) при наличии уравнения связи. При этом, мы удовлетворили уравнению связи, выразив и подставив его в условие минимума, получим систему (11).

Эти уравнения идентичны условию минимума некоторой функции : где - постоянный множитель. Запишем условие экстремума этой функции:

Функция L яв-ся функцией Логранжа, а - множитель Логранжа. Т.о. исходная задача на условный экстремум функции сводится к задаче на безусловный экстремум функции логранжа. Дополним эти уравнения уравнением связи: f(x1,x2)=0. Получим замкнутую систему уравнений для определения x1,x2 и . Множитель определяется из уравнения связи. Т.о. алгоритм решения задачи сводится к следующему :

1) составная функция Логранжа

2) Записывается условие стационарности функции Логранжа  Определяя значение x зависящее от .

3) подставим значение в уравнение связи, находим : .

Вопрос 20. Правило множителей Лагранжа. Пример

Если точка x0 – точка локального минимума целевой функции, то существует такие постоянные множители , . При них функция Логранжа стационарна по x в точке x0 (условие стационарности равняется условию экстремума). Если в задаче число уравнений связи равно m : а   то функция Логранжа составится так:

Пример.  Уравнение связи : одно

Картинка

Линии уровня- концентрические окружности с центром в начале координат.Решим задачу методом множителя логранжа.

     x1=3/2     x2=3/2    


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47195. Возникновение моббинговых ситуаций внутри коллектива и путей выхода из них на примере магазина «Рибок» ООО «Адидас» 661.5 KB
  Проблема моббинга становится особенно актуальной в последние годы когда страх потерять работу стал очень популярен а желание сделать карьеру любой ценой уже никого не удивляет. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач: определить понятие моббинг в организации; рассмотреть виды типы моббинга проявления и причины появления; провести анализ на наличие моббинга внутри коллектива магазина Рибок и разработать мероприятия по его устранению. Предметом исследования является наличие моббинга ситуаций на...
47196. Разработка стратегии формирования клиентоориентированного состава услуг для целевого сегмента ООО Поликлиника «УРАЛСИБ» в поддержку ее стратегии достижения рентабельного уровня 2.74 MB
  Поликлиника «УРАЛСИБ» существует более 11 лет, и первоначально строилась на средства Урало-Сибирского Банка. Услугами Поликлиники пользовались только сотрудники Банка. При этом Поликлиника полностью финансировалась Банком.
47198. Разработка системы бизнес-процессов, как инструмент повышения результативности действий персонала в поддержку стратегии компании (на примере компании «ИК Ист Коммерц») 1.08 MB
  Цель данного исследования заключалась в оптимизации портфеля БП и разработке критериев оценки эффективности организационной структуры департамента и протекающих процессов с целью повышения уровня обслуживания клиентов. Автор считал, что определение приоритетов усилий сотрудников по различным процессам и адекватное их содержание способно повысить эффективность работы Департамента брокерского обслуживания
47199. Разработка клиентоориентированной стратегии по выводу продукции в целевые розничные сети в интересах продвижения бренда компании на рынке В2В (на примере частного случая компании “Пластал”) 923.5 KB
  Исходя из отмеченного, главной целью предполагаемого исследования выступает разработка клиентоориентированной стратегии производственной компании по выводу продукции строительного назначения в целевые розничные сети (с сильными брендами) в интересах продвижения бренда компании на рынки В2В.
47201. Дослідження особливостей впровадження сучасних технологій безпроводових мереж WLAN 1.55 MB
  На сьогоднішній день саме вони набули найбільш стрімкого розвитку в Україні та Світі. В першу чергу цьому сприяє розвиток та розширення ринку пристроїв, які мають можливість підключення до безпроводових мереж. Ще одним важливим фактором в процесі утвердження Wi-Fi технологій є необхідність побудови мереж в умовах
47202. Предложения и рекомендации по дальнейшему использованию Интернет-коммуникаций в деятельности проекта «Инфодонск» 4.83 MB
  Теоретические основы Интернеткоммуникаций. Коммуникативные характеристики сети Интернет. Инструменты коммуникаций в сети Интернет. Интернеткоммуникации в деятельности проекта Инфодонск.