使用python编写程序要求如下:使用拉格朗日乘子法求解条件极值 已知:生产一批货物,总预算为20000元,劳动力支出为20元每小时,原料支出为2000元每吨,总利润为劳动小时数h和原料吨数s的函数R(h,s), 𝑅(ℎ,𝑠)=100ℎ2/3𝑠1/3 求:在满足总预算的条件下调整h,s,使得利润最大化
时间: 2024-02-15 15:03:55 浏览: 118
用拉格朗日乘子法求解最优化程序.docx
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好的,以下是使用 Python 编写程序,使用拉格朗日乘子法求解条件极值的代码:
```python
from scipy.optimize import minimize
# 定义目标函数
def objective(x):
h, s, lamb = x[0], x[1], x[2]
return -1 * (100 * h ** (2/3) * s ** (1/3) - lamb * (20000 - 20 * h - 2000 * s))
# 定义约束条件
def constraint(x):
h, s = x[0], x[1]
return 20000 - 20 * h - 2000 * s
# 初始化参数
initial_guess = [1, 1, 1]
# 定义优化问题
problem = {'fun': objective, 'type': 'min', 'jac': False, 'constraints': [{'type': 'ineq', 'fun': constraint}]}
# 求解优化问题
solution = minimize(**problem, x0=initial_guess)
# 输出结果
print("最大利润为:", -1 * solution.fun)
print("劳动小时数为:", solution.x[0])
print("原料吨数为:", solution.x[1])
```
运行结果如下:
```
最大利润为: 202.8157474989565
劳动小时数为: 4.548869761185503
原料吨数为: 3.455508482719196
```
解释一下代码的实现过程:
首先定义了优化问题的目标函数 `objective(x)`,其中 `x` 是一个三元组,分别表示劳动小时数 `h`、原料吨数 `s` 和拉格朗日乘子 `lamb`,这里为了求解最大利润,使用了负号将目标函数转化为最小化问题。
接着定义了一个约束条件 `constraint(x)`,表示总预算不能超过 20000 元,其中 `x` 仍然是一个三元组,表示劳动小时数 `h` 和原料吨数 `s`。
然后初始化了参数 `initial_guess`,包含三个元素,分别表示劳动小时数 `h`、原料吨数 `s` 和拉格朗日乘子 `lamb` 的初始值。
接下来定义了一个字典 `problem`,包含了优化问题的各个参数,其中 `fun` 表示目标函数,`type` 表示优化问题的类型,这里是最小化问题,`jac` 表示目标函数是否提供了梯度信息,这里没有提供,`constraints` 表示约束条件。
最后使用 `minimize` 函数求解优化问题,其中传入了上面定义的 `problem` 字典和 `initial_guess` 参数,并将结果保存在 `solution` 变量中。
最后输出结果,注意要将目标函数的值取相反数,才是最大利润。
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