最优化与线性化
最优化问题:一般方法
- 确定所有变量
- 确定变量的取值范围
- 列出关联变量的方程
- 消去其余变量只保留想要最大化或最小化的变量Q
- 对Q求导找出临界点,临界点为导数为0或者不存在的点。
- 求出Q在临界点以及端点的值,比较大小选出最大值和最小值。列出一阶和二阶导表格进行检验。
- 得出结论
(实际上,第四步可能会有困难但有时可以通过隐函数求导避开麻烦)
线性化问题:一般方法
估算或近似一个难搞定的数的基本策略。
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主要公式:
f ( x ) ≈ L ( x ) = f ( a ) + f ′ ( a ) ( x − a ) f(x){\approx}L(x)=f(a)+f^{\prime}(a)(x-a) f(x)≈L(x)=f(a)+f′(a)(x−a) -
选择一个函数f以及一个数x,使得这个难搞定的数等于f(x)。另外选取一个接近于x的数a,并使得f(a)可以容易求得。
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对f求导,求出 f ′ ( x ) f^{\prime}(x) f′(x).
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在上述方框公式中用实际的函数分别代替f和 f ′ f^{\prime} f′,用你选定的实际数值代替a。
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最后,把第二步中的x值代入公式加以计算,另外注意到微分df等于量 f ′ ( x ) ( x − a ) f^{\prime}(x)(x-a) f′(x)(x−a)。
误差 r ( x ) = f ( x ) − L ( x ) r(x)=f(x)-L(x) r(x)=f(x)−L(x)
根据中值定理可得:
牛顿法
假设a是对方程f(x)=0的解的一个近似,如果令:
b
=
a
−
f
(
a
)
f
′
(
a
)
b=a-\frac{f(a)}{f^\prime(a)}
b=a−f′(a)f(a)
则在很多情况下b是个比a更好的近似。
以上来自对普林斯顿微积分读本第十三章最优化和线性化的总结。