¿Cuál es la conexión entre el método de los multiplicadores de Lagrange y las ecuaciones de Euler-Lagrange?

Si. Hay una conexión entre dos.

La ecuación de Euler-Lagrange surge cuando se utiliza la técnica de cálculo de variaciones para la optimización de sistemas dinámicos, sin restricciones en las variables del sistema (estados).

La técnica de multiplicador de Lagrange se utiliza para la optimización restringida (estática).

Ahora, si tenemos un sistema dinámico con restricciones en las variables del sistema, en términos de ecuaciones algebraicas o diferenciales, entonces podemos usar estas técnicas juntas.

Digamos que tenemos un sistema dinámico f (x (t)) = 0 donde f es una pila de m ecuaciones diferenciales en las variables del sistema x. x (t) es una tupla de n variables del sistema (estados). x (t) cambia con el tiempo. J (x (t)) es una función objetivo. Y queremos encontrar el extremo de J (x (t)) con restricciones del sistema dadas. Cómo hacer ?

Sigue esto –

  1. Formular una función objetivo compuesta

Jnuevo (x (t), p (t)) = J (x (t)) + p (t) * f (x (t))

Aquí, p (t) es tu multiplicador de Lagrange. Lo único que es diferente es que p (t) cambia con el tiempo. p (t) se conoce como variable costate .

2. Aplique la ecuación de Euler-Lagrange en Jnew para encontrar el extremo (x1 (t), p (t)) .

3. x1 (t) es precisamente el extremo que estamos buscando.

Eso es .

No hay conexión directa, por lo que puedo ver. ¿Estás preguntando porque el nombre “Lagrange” aparece en ambos? Esto se debe a que la misma persona, Joseph-Louis Lagrange, ha hecho contribuciones fundamentales a ambos.

  • Los multiplicadores de Lagrange son un método para optimizar una función dadas varias restricciones en las variables. Lo que estamos optimizando aquí es típicamente una función de valor real de varias variables reales, y estamos buscando los mejores valores de las variables. La respuesta será, por lo tanto, un pequeño conjunto de números, que son los valores deseados de las variables.
  • La ecuación de Euler-Lagrange surge en el cálculo de variaciones, que es un método para optimizar un funcional . Lo funcional, que es lo que estamos optimizando aquí, es una “función de funciones”: toma como entrada una variable, una función de esa variable, la derivada de esa función con respecto a esa variable, y posiblemente un orden adicional adicional derivados. La respuesta que buscamos es una función : estamos buscando la función que hace que la función sea estacionaria.

Esos son escenarios bastante distintos, y no veo una forma útil de interpretar uno como el otro.

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