calculus

最优化(微积分)

微积分中的最优化是指寻找函数的最大值或最小值。令 f'(x) = 0 求出临界点,再判定其为极大或极小。

最优化是寻找函数最大值或最小值的方法。标准步骤:

  1. 由题目叙述建立要最大化/最小化的函数 f(x)f(x)
  2. 求导得到 f(x)f'(x)
  3. 找出临界点:解 f(x)=0f'(x) = 0(并找出 ff' 不存在之处)。
  4. 判别每个临界点:二阶导数判别法(f(c)>0f''(c) > 0 → 极小;<0< 0 → 极大),或一阶导数的符号变化。
  5. 若在闭区间上,须与端点比较(极值定理)。

经典问题:圆内接最大矩形、容纳固定体积的最便宜圆柱罐、由正方形薄片折出体积最大的盒子。

多变量最优化使用梯度f=0\nabla f = \vec{0})与海森矩阵。约束最优化使用拉格朗日乘数法。此技巧是工程设计、经济学与机器学习训练的基础。