基本的
拉格朗日乘子法(又称为
拉格朗日乘数法),就是求函数 f(x1,x2,...) 在 g(x1,x2,...)=0 的
约束条件下的
极值的方法。其主要思想是引入一个新的参数 λ (即拉格朗日乘子),将约束条件函数与
原函数联系到一起,使能配成与变量数量相等的
等式方程,从而求出得到原函数极值的各个变量的解。拉格朗日乘子是数学分析中同一名词的推广。
假设需要求极值的
目标函数 (objective function) 为 f(x,y) ,约束条件为 φ(x,y)=M 。
设 g(x,y)=M-φ(x,y) ,定义一个新函数F(x,y,λ)=f(x,y)+λg(x,y) ,则用
偏导数方法列出
方程:
另外,可以将这种把
约束条件乘以 λ (即不定
乘子)后加到待求函数上的求
极值方法推广到变分极值问题及其它极值问题当中,理论力学当中对
非完整约束的处理方法就是利用变分法当中的
拉格朗日乘子法。
从经济学的角度来看, λ 代表当约束条件变动时,
目标函数极值的变化。因为 ∂F/∂M=λ ,当 M 增加或减少一个单位值时,F 会相应变化λ。
例如,假设目标函数代表一个工厂生产产品的数量,约束条件限制了生产中投入的原料和人力的总成本,我们求目标函数的极值,就是要求在成本一定的条件下,如何分配利用人力和原料,从而使得生产量达到最大。此时λ便代表,当成本条件改变时,工厂可达到的生产量最大值的变化率。