1. 拉格朗日對偶問題舉例
[拉格朗日(Lagrange)中值定理]若函數(shù)f(x)滿足條件:
(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù);
(2)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導,則在(a,b)內(nèi)至少存在一點ξ,使得
顯然,羅爾定理是拉格朗日中值定理當f(a)=f(b)時的特殊情形,拉格朗日中值定理是羅爾定理的推廣。
2. 拉格朗日對偶方法
拉格朗日定理存在于多個學科領(lǐng)域中,分別為:流體力學中的拉格朗日定理;微積分中的拉格朗日定理;數(shù)論中的拉格朗日定理;群論中的拉格朗日定理。
正壓理想流體在質(zhì)量力有勢的情況下,如果初始時刻某部分流體內(nèi)無渦,則在此之前或以后的任何時刻中這部分流體皆為無渦。以某一起始時刻每個質(zhì)點的坐標位置(a、b、c),作為該質(zhì)點的標志。 如果在一個正整數(shù)的因數(shù)分解式中,沒有一個數(shù)有形式如4k+3的質(zhì)數(shù)次方,該正整數(shù)可以表示成兩個平方數(shù)之和。
3. 支持向量機拉格朗日對偶問題
拉格朗日法是描述流體運動的兩種方法之一,又稱隨體法,跟蹤法。
是研究流體各個質(zhì)點的運動參數(shù)(位置坐標、速度、加速度等)隨時間的變化規(guī)律。綜合所有流體質(zhì)點運動參數(shù)的變化,便得到了整個流體的運動規(guī)律。
在研究波動問題時,常用拉格朗日法
4. 拉格朗日對偶問題一定是凸優(yōu)化
拉格朗日出生在意大利的都靈。由于是長子,父親一心想讓他學習法律,然而,拉格朗日對法律毫無興趣,偏偏喜愛上文學。
直到16歲時,拉格朗日仍十分偏愛文學,對數(shù)學尚未產(chǎn)生興趣。16歲那年,他偶然讀到一篇介紹牛頓微積分的文章《論分析方法的優(yōu)點》,使他對牛頓產(chǎn)生了無限崇拜和敬仰之情,于是,他下決心要成為牛頓式的數(shù)學家。
在進入都靈皇家炮兵學院學習后,拉格朗日開始有計劃地自學數(shù)學。由于勤奮刻苦,他的進步很快,尚未畢業(yè)就擔任了該校的數(shù)學教學工作。20歲時就被正式聘任為該校的數(shù)學副教授。從這一年起,拉格朗日開始研究“極大和極小”的問題。他采用的是純分析的方法。1758年8月,他把自己的研究方法寫信告訴了歐拉,歐拉對此給予了極高的評價。從此,兩位大師開始頻繁通信,就在這一來一往中,誕生了數(shù)學的一個新的分支——變分法。
1759年,在歐拉的推薦下,拉格朗日被提名為柏林科學院的通訊院士。接著,他又當選為該院的外國院士。
1762年,法國科學院懸賞征解有關(guān)月球何以自轉(zhuǎn),以及自轉(zhuǎn)時總是以同一面對著地球的難題。拉格朗日寫出一篇出色的論文,成功地解決了這一問題,并獲得了科學院的大獎。拉格朗日的名字因此傳遍了整個歐洲,引起世人的矚目。兩年之后,法國科學院又提出了木星的4個衛(wèi)星和太陽之間的攝動問題的所謂“六體問題”。面對這一難題,拉格朗日毫不畏懼,經(jīng)過數(shù)個不眠之夜,他終于用近似解法找到了答案,從而再度獲獎。這次獲獎,使他贏得了世界性的聲譽。
1766年,拉格朗日接替歐拉擔任柏林科學院物理數(shù)學所所長。在擔任所長的20年中,拉格朗日發(fā)表了許多論文,并多次獲得法國科學院的大獎:1722年,其論文《論三體問題》獲獎;1773年,其論文《論月球的長期方程》再次獲獎;1779年,拉格朗日又因論文《由行星活動的試驗來研究彗星的攝動理論》而獲得雙倍獎金。
在柏林科學院工作期間,拉格朗日對代數(shù)、數(shù)論、微分方程、變分法和力學等方面進行了廣泛而深入的研究。他最有價值的貢獻之一是在方程論方面。他的“用代數(shù)運算解一般n次方程(n4)是不能的”結(jié)論,可以說是伽羅華建立群論的基礎(chǔ)。
5. 拉格朗日典型例題
設(shè)給定二元函數(shù)z=?(x,y)和附加條件φ(x,y)=0,為尋找z=?(x,y)在附加條件下的極值點,先做拉格朗日函數(shù),其中λ為參數(shù)。求L(x,y)對x和y的一階偏導數(shù),令它們等于零,并與附加條件聯(lián)立,即
L'x(x,y)=?'x(x,y)+λφ'x(x,y)=0,
L'y(x,y)=?'y(x,y)+λφ'y(x,y)=0,
φ(x,y)=0
由上述方程組解出x,y及λ,如此求得的(x,y),就是函數(shù)z=?(x,y)在附加條件φ(x,y)=0下的可能極值點。
6. 拉格朗日乘數(shù)法對偶問題
拉格朗日乘數(shù)原理(即拉格朗日乘數(shù)法)由用來解決有約束極值的一種方法。
有約束極值:舉例說明,函數(shù) z=x^2+y^2 的極小值在x=y=0處取得,且其值為零。如果加上約束條件 x+y-1=0,那么在要求z的極小值的問題就叫做有約束極值問題。
上述問題可以通過消元來解決,例如消去x,則變成
z=(y-1)^2+y^2
則容易求解。
但如果約束條件是(x+1)^2+(y-1)^2-5=0,此時消元將會很繁,則須用拉格朗日乘數(shù)法,過程如下:
令
f=x^2+y^2+k*((y-1)^2+y^2)
令
f對x的偏導=0
f對y的偏導=0
f對k的偏導=0
解上述三個方程,即可得到可讓z取到極小值的x,y值。
拉格朗日乘數(shù)原理在工程中有廣泛的應(yīng)用,以上只簡單地舉一例,更復雜的情況(多元函數(shù),多限制條件)可參閱高等數(shù)學教材。
7. 拉格朗日函數(shù)對偶問題
在分析力學里,一個動力系統(tǒng)的 拉格朗日函數(shù),是描述整個物理系統(tǒng)的動力狀態(tài)的函數(shù),對于一般經(jīng)典物理系統(tǒng),通常定義為動能減去勢能,以方程表示為
拉格朗日函數(shù)
拉格朗日函數(shù)
拉格朗日函數(shù)
拉格朗日函數(shù)
其中, 為拉格朗日量, 為動能, 為勢能。
在分析力學里,假設(shè)已知一個系統(tǒng)的拉格朗日函數(shù),則可以將拉格朗日量直接代入拉格朗日方程,稍加運算,即可求得此系統(tǒng)的運動方程。
8. 拉格朗日對偶問題和對偶問題
1.個人逐漸掌握了私有財產(chǎn),便不再需要借助氏族的力量來群婚了,這是族外群婚難以維持的內(nèi)在原因。
2.對偶婚比族外群婚先進,其先進性在于:對偶婚做為一種生產(chǎn)關(guān)系,更有利于強化私有制進而促進生產(chǎn)力的發(fā)展。