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形式上对称的求最值能不能直接令各数相等,如果能,原理是什么

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最近看到这题
a+b+c+d+e=8
a²+b²+c²+d²+e²=16
求2a+b的最大值与最小值之比
这个我看上去第一感觉就令cde相等,消去后只剩下ab,在求导,算出来答案是5。
那么这样做是不是合理呢,是不是这样的题目都能这样做?是的话,怎么证明合理,不是,那那些情况能用哪些情况不能用?还是说这压根就是个巧合,这题蒙上了。


IP属地:江苏来自Android客户端1楼2016-09-08 10:35回复
    不合理


    IP属地:上海来自Android客户端2楼2016-09-08 11:09
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      如果要证明的话,你还需要证明这种方法算出来的结果是唯一解


      来自Android客户端3楼2016-09-08 11:51
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        不能。不合理,不是。据我所知尚无分类。不是。


        IP属地:广东来自手机贴吧4楼2016-09-08 12:31
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          某些情况下是能的,然而并不是所有情况都能。
          可以证明,若f(x,y)、g(x,y)以及h(x,y)关于x的各个分量对称,f、g关于x都是凸的,而h关于x是仿射的,令u(t,y)=f(te,y),v(t,y)=g(te,y),w(t,y)=h(te,y),其中t是标量,e=(1,1,..,1)。则
          min f(x,y)
          s.t. g(x,y)<=0, h(x,y)=0
          的最值可由
          min u(t,y)
          s.t. v(t,y)<=0, w(t,y)=0
          得到。证明其实不复杂,假设(x,y)是第一个问题的一个可行解,则令t为x各个分量的均值,则
          u(t,y)=f(t·e,y)=f(1/n!·ΣPx,y)<=1/n!·Σf(Px,y)=1/n!·Σf(x,y)=f(x,y)
          其中P表示对x的各个分量做某种置换,求和Σ是对所有可能的置换求和。同理v(t,y)<=g(x,y),w(t,y)=h(x,y)
          因此对于任意第一个问题的可行解(x,y),总可以找到(t,y)使得的它为第二个问题的可行解,且目标函数的值更小。因此第二个问题的最值必定小于等于第一个问题的最值。而第二个问题可以看成第一个问题再加上x的各个分量相等的约束,因此第一个问题的最值小于等于第二个问题的最值,从而两个问题的最值相等。
          具体到你的问题,可以验证把约束a²+b²+c²+d²+e²=16换成a²+b²+c²+d²+e²<=16不改变问题的解,然后用上述的结果即可。
          对于非凸问题则要复杂一些,一般来说令对称的部分相等可能能得到极值,但不能保证能找到最值。例如对于
          max x^2+y^2
          s.t. |x|+|y|=1
          它的最值在菱形|x|+|y|=1的四个顶点取到。


          IP属地:北京6楼2016-09-08 13:38
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            这,你就当是选择填空题的小技巧吧


            IP属地:北京7楼2016-09-08 16:09
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