calculus

最佳化(微積分)

微積分中的最佳化是指尋找函數的最大值或最小值。令 f'(x) = 0 求出臨界點,再判定其為極大或極小。

最佳化是尋找函數最大值或最小值的方法。標準步驟:

  1. 由題目敘述建立要最大化/最小化的函數 f(x)f(x)
  2. 求導得到 f(x)f'(x)
  3. 找出臨界點:解 f(x)=0f'(x) = 0(並找出 ff' 不存在之處)。
  4. 判別每個臨界點:二階導數判別法(f(c)>0f''(c) > 0 → 極小;<0< 0 → 極大),或一階導數的符號變化。
  5. 若在閉區間上,須與端點比較(極值定理)。

經典問題:圓內接最大矩形、容納固定體積的最便宜圓柱罐、由正方形薄片摺出體積最大的盒子。

多變數最佳化使用梯度f=0\nabla f = \vec{0})與海森矩陣。受限最佳化使用拉格朗日乘數法。此技巧是工程設計、經濟學與機器學習訓練的基礎。