非线性规划、库恩-塔克定理
非线性规划是在约束gi(x1,x2,…,xn)≦bi(i=1,…,m)之下,求x=(x1,x2,…,xn)使目标函数f(x1,x2,…,xn)最大化的问题,其中gi和f中至少有一个不是线性函数,而且gi和f均一次连续可微。 如果所有的约束都是等式,即gi(x1,…,xn)=bi,(i=1,…,m),则可用拉格朗日(Lagrange)乘数法求解。构造拉格朗日函数L(x,λ)=f(x)-#λi(gi(x)-bi),其中x=(x1,…,xn),λ=(λ1,…,λm)。f(x)在x*取最大值的必要条件将是 |x*=0,(j=1,…,n)。 可解这个方程组求出x*。 如果约束不全为等式,而且从经济意义考虑要求xj(j=1,…,n)为非负,则有如下的库恩-塔克定理:如果gi(x)(i=1,…,m)满足约束品性条件,则在gi(x)≦bi(i=1,…,m)和xj≧0(j=1,…,n)的约束下,f(x)在x*取最大值的必要条件是存在λ1,λ2,…,λm满足:  gi(x*)≦bi,λi(gi(x*)-bi)=0, λi≧0 (i=1,2,…,m) xj≧0 (j=1,2,…,n) 约束品性条件有好几种形式,其中之一是斯拉特(Slater)条件,它要求存在一个点x°≧0,满足gi(x°)<bi(i=1,2,…,m),即在x°处所有约束均是严格的不等式。 可以证明,x*和λ1,…,λm满足关系λi= ,(i=1,2,…,m)。 如果把x看成生产活动水平,gi(x)是第i种资源的消费量,bi是它的最大可能利用量(资源存量),目标函数f(x)是对应于活动水平x的收益,则λi就是第i种资源存量增加一单位时最大收益的增量,因此λi就是第i种资源的影子价格。 参见"影子价格"。 |