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拉格朗日的妙招

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-02-12 07:28:23    作者:微世推-尹佳佳    浏览次数:329
导读

1.拉格朗日乘数法2.拉格朗日恒等式拉格朗日乘数法解不等式首先给出拉格朗日乘数法的粗略表达:(以下定理中假设所有函数的性质都足够好)设m个变量满足p个约束条件,,...,,那么目标函数的极值点可用如下算法算出:记m p元

1.拉格朗日乘数法

2.拉格朗日恒等式

拉格朗日乘数法解不等式首先给出拉格朗日乘数法的粗略表达:
(以下定理中假设所有函数的性质都足够好)
设m个变量满足p个约束条件,,...,,那么目标函数的极值点可用如下算法算出:
记m p元函数,其中称作拉格朗日乘数
那么目标函数的极值点一般都满足如下m p元一次方程组:
且,i=1,2,...,m;j=1,2,...,p;其中表示F对的偏导数(就是把看作自变量,其他的变量看作常数求导)
(方程数量恰好为m p)
那么我们通过解以上方程得出来的解究竟是极大值点,极小值点还是一般的点呢?这个,我们可以用黑塞矩阵来检验,这里不再赘述。考试中可以把得出来的解都放到目标函数中去检验一下,最大的那个就是极大值点喽。
例题:
这是一道很著名的高考不等式题:
已知:,,
求的最大值
下面用拉格朗日乘数法解题:

列方程组:
=0
=0
=0


解得:
或或其轮换
带入xyz得,后者较大


最后说一点,一般高考的不等式都可以用基本不等式或消元降次来解,除非考场上实在想不出怎么解,才能用此法。(当然此法也会有失效的时候,只能凭运气)
一般看到没有分式,没有根式的时候才会优先考虑此法,因为分式和根式的求导太麻烦啦~拉格朗日恒等式的用处(自招、竞赛向)

首先给出拉格朗日恒等式的一般形式:


首先,由拉格朗日恒等式可知:平方数和集合对乘法封闭。

即:若,那么

这个结论在数论中很有用

其次,这个不等式由于右边是平方和的形式,所以可以放缩,从而在不等式中有一定的应用。

即:由拉格朗日恒等式可以推出柯西不等式:


当且仅当时取等。

这个不等式的应用十分广泛,不少高考、自招、竞赛题中都有应用。

最后,给出一个用拉格朗日恒等式做的不等式题:

已知:

,求的最大值和最小值。

解:

设,则

由柯西不等式:,不妨取a=b=c=d=2时即可。

又由拉格朗日恒等式:



则随递增

故,取a=4,b=2,c=2,d=4即可。

综上:

S的最大值和最小值分别为

 
(文/微世推-尹佳佳)
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