如何求二元函數 f(x, y)=sin(x+y)+sinx+siny 的最大值?
給個清爽的證明
我們知道
因此題目可以轉化為,
我們知道 在 上是上凸函數,
因此對於
當 時等號成立。
那麼我們只需證在 時取到最大值即可。
不妨設 ,假設
因此最大值必在 時取到,因此 .
第一次回答數學問題,公式好難打啊,上面這幾行字打了整整一個小時……
我寫一個感覺更高中一點的解法
(留意一下取等號的條件)
這個時候把 看成一個整體,求
最大值
求導,有
取一個周期 ,結合 的單調性,得到
在 上單調增, 上單調減, 上單調增
最大值在 時取得,即
代入,得最大值為
水平有限,錯誤敬請指出,感激不盡。
謝不邀
華羅庚言:「數形結合百般好」,所以我們就用一點幾何知識來解決這個小問題吧。
顯然,
不妨設
顯然
即,ABC是一個三角形的三個頂點。
我們還知道正弦定理
即a,b,c與sinA,sinB,sinC成正比如果內接圓半徑相等,那麼比值相等。
所以我們可以將問題轉化為,對於一個半徑固定的圓,它的內接三角形的周長哪個最長。
根據我們數學多年的學習養成的直覺,這種問題的答案肯定是
圓內接三角形中,最對稱的,最美麗的等邊三角形是周長最長的三角形。
如果要證明這個問題,我們不妨先將其簡化。
如上圖,點BC是圓E上任意兩點,當且僅當AB=BC時,三角形ABC的周長最長,證明如下:
不妨取A,使得AB=AC,取點D不與A重合,現在過A做AH⊥BD,AG⊥CD,易知AD平分∠BDG,於是AH=AG,顯然有三角形ABH≌三角形ACG (這個變數名不是我特意湊的欸)即BH=CG,那麼,
BD+CD=BH+DH+CG-DG=2BH,而AB+AC=2AB
顯然AB&>BH,即三角形ABC的周長&>三角形DBC的周長。
於是,對於一個三角形,隨意確定兩個頂點,都有當另一個頂點構成等腰時,周長最長,那麼綜合起來一定是,等邊三角形周長最長。
回歸到問題上,我們知道當A=B=C=60時,式子取最大值,那麼最大值很容易求得就是 。
,
於是, , 或
當 時, , ,
當 時,
, ,
, ,
比較可得, 的最大值為
(這裡運用了 不等式)
可得
(等號可取得的一個條件為 )
綜上
等價於求圓內接三角形周長的最大值.
a
感興趣的數值計算,使用6種方法計算局部最優解!
1、使用二元的遺傳演算法求解
最優解:
X =
7.3100
Y =
32.5000
Fxy =
2.5972
計算程序:
Chenglin Li:最優化方法(十)遺傳演算法求二元函數的極值?zhuanlan.zhihu.com2 變度量DFP演算法求無約束的最優問題
初值給定[1, 1], 求解結果:
程序嘗試迭代次數:3
最優解:1.047197 ,1.047197
最優目標函數值:y=2.598
計算程序:
Chenglin Li:最優化方法(四)變度量法演算法(DFP)求解無約束問題?zhuanlan.zhihu.com3 變度量BFGS演算法求無約束的最優問題
- 初值給定[1, 2], 求解結果:
程序嘗試迭代次數:6
最優解:1.047225 ,1.047063
最優目標函數值:y=2.598
- 計算程序:
Chenglin Li:最優化方法(七)變度量法演算法(BFGS)求解無約束問題?zhuanlan.zhihu.com
4 最速下降法
- 初值給定[2, 2], 求解結果:
The result is:
最優解:1.047198 ,1.047198
最優目標函數值:y=2.598
計算程序:
Chenglin Li:最優化方法(二)最速下降法求目標函數最小值?zhuanlan.zhihu.com5 使用Newton法解無約束最優化問題
- 初值給定[1, 1], 求解結果:
程序嘗試迭代次數:2
最優解:1.046674 ,1.046674
最優目標函數值:y=2.598
- 計算程序
Chenglin Li:最優化方法(八)使用Newton法解無約束最優化問題?zhuanlan.zhihu.com
6 共軛梯度演算法(FR)求解無約束問題
- 初值給定[1, 1], 求解結果:
程序嘗試迭代次數:3
最優解:1.047197 ,1.047197
最優目標函數值:y=2.598
- 計算程序
Chenglin Li:最優化方法(三)共軛梯度演算法(FR)求解無約束問題?zhuanlan.zhihu.com
——2021.03.03晚——
x,y是獨立的 同時x,y是對稱的,所以取最大值是x,y相等的。
然後就是sin2x+2sinx了一個。
形式上看起來非常對稱,從概率論的角度可以嘗試直接代入x=y
是不是可以另y=k x去消除一個變數,然後去求極限呢?
一個取巧的方法就是這種輪換對稱式只需取x=y然後按一元函數求最值的方法求出來的結果就是答案,大多數這種題這樣都蒙對
利用二元函數求極值的方式 先求駐點 然後再用ABC進行檢驗 最後的結果是3倍根號3/2
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