python 实现拉格朗日乘子法
Yiwei Zhang
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2024-09-25
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via 又见苍岚
本文最后更新于:2025年4月30日 下午
在之前记录过 拉格朗日乘数法 求解带约束的优化问题, 本文记录 Python 实现。
示例问题

scipy
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| from scipy.optimize import minimize import numpy as np #目标函数: def func(args): fun = lambda x: 60 - 10*x[0] - 4*x[1] + x[0]**2 + x[1]**2 - x[0]*x[1] #fun = lambda x: 10 - x[0]**2 - x[1]**2 return fun #约束条件,包括等式约束和不等式约束 def con(args): cons = ({'type': 'eq', 'fun': lambda x: x[0]+x[1]-8}) #cons = ({'type': 'ineq', 'fun': lambda x: x[1]-x[0]**2}, # {'type': 'eq', 'fun': lambda x: x[0]+x[1]}) return cons if __name__ == "__main__": args = () args1 = () cons = con(args1) x0 = np.array((2.0, 1.0)) #设置初始值,初始值的设置很重要,很容易收敛到另外的极值点中,建议多试几个值 #求解# res = minimize(func(args), x0, method='SLSQP', constraints=cons) print(res.success) print("x1=",res.x[0],"; x2=",res.x[1]) print("最优解为:",res.fun)
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-
输出:
1 2
| x1= 4.999999943481969 ; x2= 3.000000056518032 最优解为: 17.000000000000007
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sympy
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| #导入sympy包,用于求导,方程组求解等等 from sympy import * #设置变量 x1 = symbols("x1") x2 = symbols("x2") alpha = symbols("alpha") #beta = symbols("beta") #构造拉格朗日等式 L = 60 - 10*x1 - 4*x2 + x1*x1 + x2*x2 - x1*x2 - alpha * (x1 + x2 - 8) #求导,构造KKT条件 difyL_x1 = diff(L, x1) #对变量x1求导 difyL_x2 = diff(L, x2) #对变量x2求导 difyL_alpha = diff(L, alpha) #对alpha求导 #求解KKT等式 aa = solve([difyL_x1, difyL_x2, difyL_alpha], [x1, x2, alpha]) print(aa) x1=aa.get(x1) x2=aa.get(x2) alpha=aa.get(alpha) print("最优解为:",60 - 10*x1 - 4*x2 + x1*x1 + x2*x2 - x1*x2 - alpha * (x1 + x2 - 8))
|
-
输出:
1 2
| {alpha: -3, x1: 5, x2: 3} 最优解为: 17
|
参考资料
文章链接:
https://www.zywvvd.com/notes/coding/python/python-lagrange/python-lagrange/
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