最优化与线性化

最优化问题:一般方法

  1. 确定所有变量
  2. 确定变量的取值范围
  3. 列出关联变量的方程
  4. 消去其余变量只保留想要最大化或最小化的变量Q
  5. 对Q求导找出临界点,临界点为导数为0或者不存在的点。
  6. 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。
  7. 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。近似

  1. 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)(xa)

  2. 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。

  3. 对f求导,求出 f ′ ( x ) f^{\prime}(x) f(x).

  4. 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。

  5. 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)(xa)
    在这里插入图片描述
    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:
    在这里插入图片描述

牛顿法

在这里插入图片描述
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=af(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。

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