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拉格朗日乘数法的证明(拉格朗日乘数法证明均值不等式)

啤酒之家 2023-02-11 16:18 编辑:admin 77阅读

一、拉格朗日乘数法证明均值不等式

拉格朗日乘数法(以数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名)是一种寻找变量受一个或多个条件所限制的 多元函数的 极值的方法。

这种方法将一个有n 个变量与k 个 约束条件的最优化问题转换为一个有n + k个变量的方程组的极值问题,其变量不受任何约束。

这种方法引入了一种新的标量未知数,即拉格朗日乘数:约束方程的梯度(gradient)的线性组合里每个向量的系数。

此方法的证明牵涉到偏微分, 全微分或链法,从而找到能让设出的隐函数的微分为零的未知数的值。

二、拉格朗日中值定理不等式证明

证明如下:如果函数f(x)在(a,b)上可导,[a,b]上连续,则必有一ξ∈[a,b]使得f'(ξ)*(b-a)=f(b)-f(a)示意图令f(x)为y,所以该公式可写成△y=f'(x+θ△x)*△x (0

三、拉格朗日乘数法条件不等式

拉格朗日乘数原理(即拉格朗日乘数法)由用来解决有约束极值的一种方法。

有约束极值:举例说明,函数 z=x^2+y^2 的极小值在x=y=0处取得,且其值为零。如果加上约束条件 x+y-1=0,那么在要求z的极小值的问题就叫做有约束极值问题。

上述问题可以通过消元来解决,例如消去x,则变成

z=(y-1)^2+y^2

则容易求解。

但如果约束条件是(x+1)^2+(y-1)^2-5=0,此时消元将会很繁,则须用拉格朗日乘数法,过程如下:

f=x^2+y^2+k*((y-1)^2+y^2)

f对x的偏导=0

f对y的偏导=0

f对k的偏导=0

解上述三个方程,即可得到可让z取到极小值的x,y值。

拉格朗日乘数原理在工程中有广泛的应用,以上只简单地举一例,更复杂的情况(多元函数,多限制条件)可参阅高等数学教材。

四、拉格朗日乘数证明基本不等式

不难,都是套路,掌握套路就好了

五、拉格朗日中值证明不等式

罗尔定理可知。

fa=fb时,存在某点e,使f′e=0。

开始证明拉格朗日。

假设一函数fx。

目标:证明fb-fa=f′e(b-a),即拉格朗日。

假设fx来做成一个毫无意义的函数,fx-(fb-fa)/(b-a)*x,我们也不知道他能干啥,是我们随便写的一个特殊函数,我们令它等于Fx。

这个特殊函数在于,这个a和b,正好满足Fb=Fa,且一定存在这个a和b。

此时就有罗尔定理的前提了。

于是得出有一个e,能让F′e=0(罗尔定理)

即(fx-(fb-fa)/(b-a)*x)′,

上面求导等于f′x-(fb-fa)/(b-a)。

将唯一的x带换成e,并且整个式子等于0。

变成f′e-(fb-fa)/(b-a)=0→

f′e=(fb-fa)/(b-a)→

f′e(b-a)=(fb-fa)。

扩展资料

证明过程

证明:因为函数 f(x) 在闭区间[a,b] 上连续,所以存在最大值与最小值,分别用 M 和 m 表示,分两种情况讨论:

1. 若 M=m,则函数 f(x) 在闭区间 [a,b] 上必为常函数,结论显然成立。

2. 若 M>m,则因为 f(a)=f(b) 使得最大值 M 与最小值 m 至少有一个在 (a,b) 内某点ξ处取得,从而ξ是f(x)的极值点,又条件 f(x) 在开区间 (a,b) 内可导得,f(x) 在 ξ 处取得极值,由费马引理推知:f'(ξ)=0。

另证:若 M>m ,不妨设f(ξ)=M,ξ∈(a,b),由可导条件知,f'(ξ+)<=0,f'(ξ-)>=0,又由极限存在定理知左右极限均为 0,得证。

几何意义

若连续曲线y=f(x) 在区间 [a,b] 上所对应的弧段 AB,除端点外处处具有不垂直于 x 轴的切线,且在弧的两个端点 A,B 处的纵坐标相等,则在弧 AB 上至少有一点 C,使曲线在C点处的切线平行于 x 轴。

首先是式子进行整理,整理成左边是式子,右边是零,其次是构造函数,构造的这个函数的导数要等于原来的函数,这便于用罗尔定理,其次是要找出能使用罗尔定理的最后一个条件,即两个函数值相等,最后用罗尔定理证明必有一点导数值为零,即得证。

六、拉格朗日证明对数平均不等式

约瑟夫·拉格朗日

外文名

Joseph-Louis Lagrange

别名

拉格朗日

性别

出生日期

1736年

去世日期

1813年4月10日

国籍

法国

出生地

意大利都灵

职业

数学家

物理学家

代表作品

《关于解数值方程》和《关于方程的代数解法的研究》

主要成就

拉格朗日中值定理等

数学分析的开拓者

七、拉格朗日乘数法证明平均值不等式

  在数学最优化问题中,拉格朗日乘数法(以数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名)是一种寻找变量受一个或多个条件所限制的多元函数的极值的方法。

这种方法将一个有n 个变量与k 个约束条件的最优化问题转换为一个有n + k个变量的方程组的极值问题,其变量不受任何约束。这种方法引入了一种新的标量未知数,即拉格朗日乘数:约束方程的梯度(gradient)的线性组合里每个向量的系数。此方法的证明牵涉到偏微分,全微分或链法,从而找到能让设出的隐函数的微分为零的未知数的值。

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