无约束问题定义如下:



单约束问题定义如下:



使用一个约束,一个拉格朗日乘子,得到拉格朗日函数:

求导得到:

解得:

代入f(x, y)可得2, -2, 0, 也就是我们的最优值
约束函数的即是一维空间的圆圈,变成目标函数的约束条件嵌入到目标函数的曲面中,整个过程如图:

等式约束的多约束问题即有多个约束函数, 多约束问题的定义如下:



不等式问题单约束问题定义如下:



如图左,由于最优点在可行域内, 约束了跟没约束一样,由于等价于没有约束作用,所以直接可以对 f(x)+λh(x) 用拉格朗日乘子法

如图右,由于有约束的作用,约束条件最弱的时候取得最优值,可以看出, 最优解在可行域的边界上取得,转化成了等式约束,因此,不等式约束变成了等式约束。
(我也不想用可以看出的, 但是确实是这样,从等高图直观的来看, 可行域里面的等高更高,边界才有可能取得最优解)

大于 0 呢?后面通过例题来解释(先记住,俺也没咋搞懂, 老师跟我说这里很简单,但是他也记不得了,我搜了一堆博客,大部分都是用梯度解释的【惨兮兮)。
综上, 在情况一下,μ=0 且 g(x)≤0,情况二下,μ≥0 且 g(x)=0,将上面的条件综合起来, 写成多约束的形式,即可以得到大名鼎鼎的KKT条件:

.



.



的方向如下(法线也就是梯度,指向增长或下降最快的方向,这里用的是增长的, 也就是等高线的值变大的方向)
而凸函数h(x,y)的法线
也一样指向h(x,y)增长的方向,这个方向正好和
相反:
因此, 我们有

各个项以及对应的含义如下:
拉格朗日乘子(Lagrange multify)和KKT条件
原文:https://www.cnblogs.com/hichens/p/11863780.html