ArgMin
詳細とオプション
- ArgMinは与えられた制約条件に従って f の最小値を求める.
- ArgMinは,通常,制約条件下で可能な最小値を求めるために使われる.分野によっては,最適な戦略,最良適合,最適な構成等と呼ばれることがある.
- f と cons が線形または多項式の場合,ArgMinは常に最小値を求める.
- 制約条件 cons は以下の論理結合でよい.
-
lhs==rhs 等式 lhs>rhs, lhs≥rhs, lhs<rhs, lhs≤rhs 不等式 (LessEqual,…) lhsrhs, lhsrhs, lhsrhs, lhsrhs ベクトル不等式 (VectorLessEqual,…) Exists[…], ForAll[…] 量化条件 {x,y,…}∈rdom 領域指定 - ArgMin[{f,cons},x∈rdom]は,事実上,ArgMin[{f,cons∧x∈rdom},x]に等しい.
- x∈rdom については,Indexed[x,i]を使って別の座標に言及することができる.
- 次は,使用可能な領域 rdom である.
-
Reals 実数スカラー変数 Integers 整数スカラー変数 Vectors[n,dom]
のベクトル変数Matrices[{m,n},dom]
の行列変数ℛ 幾何領域
に制限されたベクトル変数 - デフォルトで,すべての変数が実数であるとみなされる.
- ArgMinは入力が厳密値の場合は厳密値を返す.入力が近似値の場合は自動的にNArgMinを呼び出す.
- 最小値が制約条件で定義された領域外で無限小にあるいは漸近的にしか達しなかった場合,ArgMinは最も近い指定可能な点を返す.
- いくつかの点で同じ最小値に達したとしても,その中の1つしか返されない.
- ArgMinは,制約条件が満足できない場合は{Indeterminate,Indeterminate,…}を返す.
- N[ArgMin[…]]は,記号的には解けない最適化問題についてはNArgMinを呼び出す.
例題
すべて開く すべて閉じる例 (5)
ArgMin[2x ^ 2 - 3x + 5, x]ArgMin[(x y - 3) ^ 2 + 1, {x, y}]ArgMin[{x - 2y, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1}, {x, y}]ArgMin[a x ^ 2 + b x + c, x]ArgMin[x + y, {x, y}∈Disk[]]Show[ContourPlot[x + y, {x, y}∈Disk[]], Graphics[{Red, PointSize[Large], Point[%]}]]スコープ (36)
基本的な用法 (7)
ArgMin[Sin[x] + Cos[x], {x}]リスト中に単一の変数が与えられていない場合,結果は最大値に達する値になる:
ArgMin[Sin[x] + Cos[x], x]ArgMin[{x + 2y, x ^ 2 + 2y ^ 2 ≤ 3 && x + y == 2 && x ≥ 1}, {x, y}]ArgMin[{x y, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1 || (x + 1) ^ 2 + (y - 1) ^ 2 ≤ 2}, {x, y}]ArgMin[{x + y, x ≤ y ^ 2}, {x, y}]ArgMin[{x + y, x ^ 2 + y ^ 2 < 0}, {x, y}]ArgMin[Exp[x], x]ArgMin[{{1, 1}.v, {{1, 2}, {1, 0}}.v{3, -1}}, v]一変数の問題 (7)
ArgMin[x ^ 4 + 2x ^ 3 + 5x - 7, x]ArgMin[{3x ^ 2 - x + 9, 2x ^ 3 + 5x - 7 ≥ 0}, x]ArgMin[E ^ (2E ^ x) - Log[x ^ 2 + 1] - 20x, x]ArgMin[{AiryAi[x + Sin[x]] + Cos[x ^ 2], -5 ≤ x ≤ 5}, x]Plot[AiryAi[x + Sin[x]] + Cos[x ^ 2], {x, -5, 5}, Epilog -> {Red, Point[{%, AiryAi[x + Sin[x]] + Cos[x ^ 2] /. x -> %}]}]ArgMin[{BesselJ[2, x] / Gamma[x + 1] + (x + 1) ^ Sin[x], 0 ≤ x ≤ 10}, x]Plot[BesselJ[2, x] / Gamma[x + 1] + (x + 1) ^ Sin[x], {x, 0, 10}, Epilog -> {Red, Point[{%, BesselJ[2, x] / Gamma[x + 1] + (x + 1) ^ Sin[x] /. x -> %}]}]ArgMin[{Sin[x], -1 / 2 ≤ Cos[x] ≤ 1 / 2}, x]ArgMin[Sin[E ^ (x / 3) - 3 x] + 2 Cos[2 E ^ (x / 3) - 6 x + 1] ^ 2, x]ArgMin[{x - Floor[x + UnitStep[x - 1]], Ceiling[Abs[x]] < 5}, x]ArgMin[SinhIntegral[DawsonF[x]], x]ArgMin[BesselJ[7 / 4, x ^ 2 + x + 1], x]多変数の問題 (9)
ArgMin[{2x + 3y - z, 1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2 && x - y - z == 3}, {x, y, z}]ArgMin[{(2x + y - z) / (5x - 7y + 3), 0 ≤ x + y + z ≤ 1 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2 && x - y - z == 3}, {x, y, z}]ArgMin[(x ^ 2 - 2y) ^ 2 - x ^ 2 + 2y - 1, {x, y}]ArgMin[{x y - 1, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1}, {x, y}]ArgMin[{x ^ 2 + 1, x y ≥ 1}, {x, y}]ArgMin[{x, x y ≤ 1}, {x, y}]ArgMin[{x, x ^ 2 + y ^ 2 < 0}, {x, y}]ArgMin[{(x + 7)^2 + (y - 8)^2, Subscript[∀, z]Subscript[∃, w]3 z^2 w + (x + y) z^4 - 1 == (x^3 - x y + y^2 - 1) w^2}, {x, y}]ArgMin[{Sqrt[x + y] + x , x Sqrt[y] ≥ 1}, {x, y}]ArgMin[{E ^ x + Log[y], x Log[y] == 2 && -10 ≤ x ≤ 10 && 1 / 10 ≤ y ≤ 10}, {x, y}]ArgMin[{Max[x - y, Abs[y]], Min[x - 2, x - y ^ 2] ≥ Abs[x y - 1]}, {x, y}]ArgMin[v.{-1, 1}, {VectorGreaterEqual[{{{1, 0}, {0, 1}, {-1, -2}}.v, {0, 0, -2}}, "ExponentialCone"]}, v]res = ArgMin[{-Log[x + y], (| | |
| ----- | ----- |
| x + y | 1 |
| 1 | x - y |)Underscript[, {"SemidefiniteCone", 2}]0 && 1 ≤ x ≤ 10 && -1 ≤ y ≤ 1}, {x, y}]Show[Plot3D[-Log[x + y], {x, 1, 10}, {y, -1, 1}, ...], Graphics3D[{Red, PointSize[0.05], Point[Append[res, -Log[x + y] /. Thread[{x, y} -> res]]]}]]パラメトリック問題 (4)
ArgMin[{-8x - 7y, -6 x - 4 y ≤ 8 - 5 a - 7 b && 7 x + 5 y ≤ a + 4 b && -x + y ≤ 6 + 4a - 5 b && -4 x + 7 y ≤ -1 - 2 a - 7 b && 5 y ≤ 6 - 9 b}, {x, y}]GraphicsRow[Plot3D[#, {a, -3, 3}, {b, 0, 3}, Axes -> False]& /@ %, ImageSize -> Medium]ArgMin[{(x - 1) ^ 2 + (2y - 1) ^ 2, x + 2y ≤ a + b && 2x - y ≤ a - b + 1 && x - 2y ≤ 2a - b + 1}, {x, y}]GraphicsRow[Plot3D[#, {a, -3, 3}, {b, 0, 3}, Axes -> False]& /@ %, ImageSize -> Medium]ArgMin[x ^ 4 + a x ^ 2 + b, x]ArgMin[{x ^ 2 + y ^ 2, x ^ 3 + y ^ 2 == a}, {x, y}]整数上の最適化 (3)
ArgMin[{E ^ x - x ^ 3 Log[x], x > 0}, x, Integers]ArgMin[{2x + 3y - z, 1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2 && x - y - z == 3}, {x, y, z}, Integers]ArgMin[{x ^ 2 + x y + 1, x y ≥ 1}, {x, y}, Integers]領域上の最適化 (6)
ℛ = Cylinder[{{1, 2, 3}, {3, 2, 1}}, 1];ArgMin[z, {x, y, z}∈ℛ]Graphics3D[{{Opacity[0.5], Green, ℛ}, {Red, PointSize[Large], Point[%]}}]Subscript[ℛ, 1] = Disk[];
Subscript[ℛ, 2] = InfiniteLine[{{-2, 0}, {0, 2}}];ArgMin[(x - u)^2 + (y - v)^2, {{x, y}∈Subscript[ℛ, 1], {u, v}∈Subscript[ℛ, 2]}]//RootReduceGraphics[{{LightBlue, Subscript[ℛ, 1]}, {Green, Subscript[ℛ, 2]}, {Red, Point[Partition[%, 2]]}}]Subscript[ℛ, 1] = Triangle[{{0, 0}, {1, 0}, {0, 1}}];
Subscript[ℛ, 2] = Disk[{1, 1}, {2r, r}];ArgMin[{r, {x, y}∈Subscript[ℛ, 1] && {x, y}∈Subscript[ℛ, 2]}, {r, x, y}]Graphics[{{LightBlue, Subscript[ℛ, 1], Subscript[ℛ, 2]}, {Red, Point[{x, y}]}} /. Thread[{r, x, y} -> %]]Subscript[ℛ, 3] = Disk[{a, b}, r];ArgMin[{r, ({0, 0} | {1, 0} | {0, 1})∈Subscript[ℛ, 3]}, {a, b, r}]Graphics[{{LightBlue, Subscript[ℛ, 3]} /. Thread[{a, b, r} -> %], {Red, Point[{{0, 0}, {1, 0}, {0, 1}}]}}]Circumsphereを使うと同じ結果が直接与えられる:
Circumsphere[{{0, 0}, {1, 0}, {0, 1}}]ℛ = Sphere[];ArgMin[x.{1, 2, 3}, x∈ℛ]Subscript[ℛ, 1] = Triangle[{{0, 0}, {1, 0}, {0, 1}}];
Subscript[ℛ, 2] = Disk[{2, 2}, 1];ArgMin[(x - y).(x - y), {x∈Subscript[ℛ, 1], y∈Subscript[ℛ, 2]}]//RootReduceGraphics[{{LightBlue, Subscript[ℛ, 1], Subscript[ℛ, 2]}, {Red, Point[%]}}]オプション (2)
Method (1)
ArgMinが円筒代数分解を使用するよう指定する:
mincad = ArgMin[{x ^ 2 - y ^ 3 + 2x y, x ^ 2 + y ^ 2 == 1}, {x, y}, Method -> "CAD"]minlm = ArgMin[{x ^ 2 - y ^ 3 + 2x y, x ^ 2 + y ^ 2 == 1}, {x, y}, Method -> "LagrangeMultipliers"]mindef = ArgMin[{x ^ 2 - y ^ 3 + 2x y, x ^ 2 + y ^ 2 == 1}, {x, y}]RootReduce[mincad] === RootReduce[minlm] === RootReduce[mindef]WorkingPrecision (1)
TimeConstrained[ArgMin[{x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2, x ^ 2 - 3 x y z + 9 z ^ 2 + y ^ 2 == E && x y z ≤ Pi}, {x, y, z}], 60]WorkingPrecision->100とすると,最小となる点の近似値を求めることができる:
ArgMin[{x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2, x ^ 2 - 3 x y z + 9 z ^ 2 + y ^ 2 == E && x y z ≤ Pi}, {x, y, z}, WorkingPrecision -> 100]//Timingアプリケーション (10)
基本的なアプリケーション (3)
ArgMin[{2x + 2y, x y == 1 && x > 0 && y > 0}, {x, y}]triangle = a > 0 && b > 0 && c > 0 && a + b > c && a + c > b && b + c > a;
s = 1 / 2(a + b + c);ArgMin[{a + b + c, triangle && Sqrt[s(s - a)(s - b)(s - c)] ^ 2 == 1}, {a, b, c}]%//RootReduceArgMin[{Sqrt[x ^ 2 + (y - c) ^ 2], y == a x ^ 2}, {x, y}]Assuming[0 < 1 / (2c) < a, Refine@ ArgMin[{Sqrt[x ^ 2 + (y - c) ^ 2], y == a x ^ 2}, {x, y}]]幾何学的距離 (6)
指定された点 p に最も近い領域 ℛ 内の点 q はArgMin[Norm[p-q],q∈ℛ]で与えられる.{1,1}に最も近いDisk[]内の点を求める:
p = {1, 1};
ℛ = Disk[];q = Simplify@ArgMin[{Norm[p - {q1, q2}], {q1, q2}∈ℛ}, {q1, q2}]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[{p, q}]}, {Dashed, Line[{p, q}]}}]標準的単位単体Simplex[2]内で{1,2}に最も近い点を求める:
p = {1, 2};
ℛ = Simplex[{{0, 0}, {1, 0}, {0, 1}}];q = Simplify@ArgMin[{Norm[p - {q1, q2}], {q1, q2}∈ℛ}, {q1, q2}]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[{p, q}]}, {Dashed, Line[{p, q}]}}]標準的な単位球Sphere[]内で{1,1,1}に最も近い点を求める:
p = {1, 1, 1};
ℛ = Sphere[];q = Simplify@ArgMin[{Norm[p - {q1, q2, q3}], {q1, q2, q3}∈ℛ}, {q1, q2, q3}]Graphics3D[{{Opacity[0.5], ℛ}, {Red, Point[{p, q}]}, {Dashed, Line[{p, q}]}}]標準的単位単体Simplex[3]内で{-1,1,1}に最も近い点を求める:
p = {-1, 1, 1};
ℛ = Simplex[{{0, 0, 0}, {1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}];q = Simplify@ArgMin[{Norm[p - {q1, q2, q3}], {q1, q2, q3}∈ℛ}, {q1, q2, q3}]Graphics3D[{{Opacity[0.5], ℛ}, {Red, Point[{p, q}]}, {Dashed, Line[{p, q}]}}]最近点 p∈ および q∈ はArgMin[Norm[p-q],{p∈,q∈}]で求めることができる.Disk[{0,0}]およびRectangle[{3,3}]内の最も近い点を求める:
𝒫 = Disk[{0, 0}]; 𝒬 = Rectangle[{3, 3}];{pt, qt} = Simplify@ArgMin[Norm[p - q], {p∈𝒫, q∈𝒬}]Norm[pt - qt]//SimplifyGraphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], 𝒫, 𝒬}, {Red, Point[{pt, qt}]}, {Dashed, Line[{pt, qt}]}}]Line[{{0,0,0},{1,1,1}}]とBall[{5,5,0},1]内で最も近い点を求める:
𝒫 = Line[{{0, 0, 0}, {1, 1, 1}}]; 𝒬 = Ball[{5, 5, 0}, 1];{pt, qt} = Simplify@ArgMin[Norm[p - q], {p∈𝒫, q∈𝒬}]Norm[pt - qt]//SimplifyGraphics3D[{{𝒫, {Opacity[0.5], 𝒬}}, {Red, Point[{pt, qt}]}, {Dashed, Line[{pt, qt}]}}]幾何学的中心 (1)
ℛ⊆nが全次元の領域の場合,Chebyshev center はSignedRegionDistance[ℛ,p]を最小にする,つまり,補領域の距離の否定である点 p∈ℛ である.Disk[]についてのChebyshev Centerを求める:
ℛ = Disk[];p = ArgMin[SignedRegionDistance[ℛ, {p1, p2}], {p1, p2}∈ℛ]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[p]}}]Rectangle[]についてのChebyshev Centerを求める:
ℛ = Rectangle[];p = ArgMin[SignedRegionDistance[ℛ, {p1, p2}], {p1, p2}∈ℛ]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[p]}}]特性と関係 (6)
Minimizeは最小値と最小となる点の両方の値を与える:
Minimize[{x - 2y, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1}, {x, y}]ArgMinは厳密に最小となる点を与える:
f = Expand[Product[(x - i)(x - 100 - i), {i, 5}]];ArgMin[f, x]Plot[f, {x, 0, 100}, Epilog -> {PointSize[Medium], Green, Point[{%, f /. x -> %}]}]NArgMinは最小となる点を数値的に求めようとするが,極小となる点を求めることがある:
NArgMin[f, x]Plot[f, {x, 0.5, 5.5}, Epilog -> {PointSize[Medium], Red, Point[{%, f /. x -> %}]}]FindArgMinは始点によって極小となる点を求める:
FindArgMin[f, {x, #}]& /@ {1, 50}Plot[f, {x, 0, 100}, Epilog -> {PointSize[Medium], {Red, Point[{%[[1, 1]], f /. x -> %[[1, 1]]}]}, {Green, Point[{%[[2, 1]], f /. x -> %[[2, 1]]}]}}]メッセージが出ない限り,最小となる点は制約条件を満たしている:
m = ArgMin[{(x - 2) ^ 2 + (y - 3 / 2) ^ 2, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1}, {x, y}]x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1 /. Thread[{x, y} -> m]RegionPlot[x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1, {x, -1.2, 2.2}, {y, -1.2, 2.2}, Epilog -> {PointSize[Medium], {Red, Point[m]}, {Green, Point[{2, 3 / 2}]}}]最小値に達しなかった場合,ArgMinは境界上の値を与えることがある:
ArgMin[{(x - 2) ^ 2 + (y - 3 / 2) ^ 2, x ^ 2 + y ^ 2 < 1}, {x, y}]ここでは,y が無限大の方を向いているときに目的関数が最小値を向いている:
ArgMin[{x, x y == 1 && x > 0}, {x, y}]ArgMinは線形最適化問題を解くことができる:
ArgMin[{2x + 3y - z, 1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2 && x - y - z == 3}, {x, y, z}]LinearOptimizationは同じ問題を解くことができる:
LinearOptimization[2x + 3y - z, {1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2
&& x - y - z == 3}, {x, y, z}]RegionNearestを使い,指定された領域内の最近点を計算する:
ℛ = Cone[{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}, 3];
p = {5, 4, 3};RegionNearest[ℛ, p]//RootReduceこれは,ArgMinを使っても計算することができる:
ArgMin[Norm[{x, y, z} - p], {x, y, z}∈ℛ]//RootReduceGraphics3D[{ℛ, {PointSize[Large], {Green, Point[p]}, {Red, Point[%]}}}]考えられる問題 (2)
ArgMin[{x ^ 2 + 1, x y ≥ 1}, {x, y}]ArgMin[{x, x y ≤ 1}, {x, y}]ArgMin[{x, x ^ 2 + y ^ 2 < 0}, {x, y}]ArgMinは入力中に存在するすべての関数が実数値であることを必要とする:
ArgMin[{x + y, Sqrt[x] - Sqrt[y] == 0}, {x, y}]{Sqrt[x] - Sqrt[y] == 0, Sqrt[x], Sqrt[y]} /. {x -> -1, y -> -1}テクニカルノート
-
▪
- 不等式 ▪
- 最小化と最大化 ▪
- 制約条件付き最適化 ▪
- 制約条件のない最適化 ▪
- 内部実装について:代数と解析
関連するガイド
-
▪
- 最適化 ▪
- 領域におけるソルバ ▪
- 記号的なベクトル,行列,配列 ▪
- 離散微積分 ▪
- 凸最適化
テキスト
Wolfram Research (2008), ArgMin, Wolfram言語関数, https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html (2021年に更新).
CMS
Wolfram Language. 2008. "ArgMin." Wolfram Language & System Documentation Center. Wolfram Research. Last Modified 2021. https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html.
APA
Wolfram Language. (2008). ArgMin. Wolfram Language & System Documentation Center. Retrieved from https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html
BibTeX
@misc{reference.wolfram_2026_argmin, author="Wolfram Research", title="{ArgMin}", year="2021", howpublished="\url{https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html}", note=[Accessed: 10-August-2026]}
BibLaTeX
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