如果z=f(x,y)在条件g(x,y)=0的条件下,在点(x0,y0)取得极值,如下图所示。
(一)拉格朗日乘子法——分析推导
那么,f(x,y)的梯度与g(x,y)的梯度平行,即向量(fx(x0,y0),fy(x0,y0))与向量(gx(x0,y0),gy(x0,y0))平行。所以有

fx(x0,y0)gx(x0,y0)=fy(x0,y0)gy(x0,y0)=λ0(1)


{fx(x0,y0)+λ0gx(x0,y0)=0fy(x0,y0)+λ0gy(x0,y0)=0g(x0,y0)=0(2)

引入辅助函数L(x,y,λ)=f(x,y)+λg(x,y),对该函数求偏导得
{L(x,y,λ)x=fx(x,y)+λgx(x,y)=0L(x,y,λ)y=fy(x,y)+λgy(x,y)=0L(x,y,λ)λ=g(x,y)=0(3)

求偏导的结果显示,公式(3)实际上就是公式(2),这意味着求条件极值问题可以转化为无条件极值问题求解。其中,辅助函数L(x,y,λ)=f(x,y)+λg(x,y)拉格朗日函数。即求z=f(x,y)在条件g(x,y)=0的条件下,在点(x0,y0)取得极值的问题可以转化为求解拉格朗日函数L(x,y,λ)=f(x,y)+λg(x,y)偏导数为0的解.

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