ArgMin
更多信息和选项
- ArgMin 求给定约束条件限制下 f 的全局最小值.
- ArgMin 通常用于求给定约束条件下可能的最小值. 在不同的领域,这可能被称为最佳策略、最佳方案、最佳配置等.
- 如果 f 和 cons 是线性的或是多项式,ArgMin 总能求出全局最小值.
- 约束条件 cons 可以是以下表达式的任意逻辑组合:
-
lhs==rhs 等式 lhs>rhs, lhs≥rhs, lhs<rhs, lhs≤rhs 不等式 (LessEqual、…) lhsrhs, lhsrhs, lhsrhs, lhsrhs 向量不等式 (VectorLessEqual、…) Exists[…], ForAll[…] 量化条件 {x,y,…}∈rdom 区域或域的指定 - ArgMin[{f,cons},x∈rdom] 实际上等价于 ArgMin[{f,cons∧x∈rdom},x].
- 对于 x∈rdom,可用 Indexed[x,i] 来指代不同的坐标.
- 可能的域 rdom 包括:
-
Reals 实标量变量 Integers 整数标量变量 Vectors[n,dom]
中的向量变量Matrices[{m,n},dom]
中的矩阵变量ℛ 限制在几何区域
中的向量变量 - 默认情况下,假定所有变量为实数.
- 如果给定精确输入,ArgMin 将返回精确结果. 如果给定近似输入,它会自动调用 NArgMin.
- 如果最小值只能在极限的位置取得(极限位置超出约束条件所定义的域),或只是渐近地达到,则 ArgMin 将返回最接近极限值的可列举点.
- 即使在多个点达到相同的最小值,也只返回一个.
- 如果无法满足约束条件,ArgMin 会返回 {Indeterminate,Indeterminate,…}.
- N[ArgMin[…]] 调用 NArgMin 来解决不能以符号形式求解的优化问题.
范例
打开所有单元 关闭所有单元基本范例 (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[%]}]]范围 (36)
基本用法 (7)
ArgMin[Sin[x] + Cos[x], {x}]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]单变量问题 (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]多变量问题 (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]]]}]]参数化问题 (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}]在整数上优化 (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]在区域上优化 (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}}]}}]用 Circumsphere 直接给出同样的结果:
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[%]}}]选项 (2)
Method (1)
指定 ArgMin 应使用柱形代数分解:
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]如果设置 WorkingPrecision->100,得到的是近似最小值点:
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应用 (10)
基本应用 (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}]]几何距离 (6)
区域 ℛ 中距给定点 p 最近的点 q 由 ArgMin[Norm[p-q],q∈ℛ] 给出. 求 Disk[] 中距 {1,1} 最近的点:
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}]}}]求标准单位单纯形 Simplex[2] 中距 {1,2} 最近的点:
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}]}}]求标准单位球面 Sphere[] 上距 {1,1,1} 最近的点:
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}]}}]求标准单位单纯形 Simplex[3] 中距 {-1,1,1} 最近的点:
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}]}}]可用 ArgMin[Norm[p-q],{p∈,q∈}] 找出最近的点 p∈ 和 q∈. 求 Disk[{0,0}] 和 Rectangle[{3,3}] 中相距最近的点:
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}]}}]求 Line[{{0,0,0},{1,1,1}}] 和 Ball[{5,5,0},1] 中相距最近的点:
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}]}}]几何中心 (1)
如果 ℛ⊆n 是一个全维区域,则切比雪夫中心是使得 SignedRegionDistance[ℛ,p] 最小化的点 p∈ℛ,即到补区域的距离的负值. 求 Disk[] 的切比雪夫中心:
ℛ = Disk[];p = ArgMin[SignedRegionDistance[ℛ, {p1, p2}], {p1, p2}∈ℛ]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[p]}}]求 Rectangle[] 的切比雪夫中心:
ℛ = Rectangle[];p = ArgMin[SignedRegionDistance[ℛ, {p1, p2}], {p1, p2}∈ℛ]Graphics[{{LightBlue, EdgeForm[Gray], ℛ}, {Red, Point[p]}}]属性和关系 (6)
Minimize 给出最小值和最小化点:
Minimize[{x - 2y, x ^ 2 + y ^ 2 ≤ 1}, {x, y}]ArgMin 给出精确的全局最小化点:
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 试图用数值法求出全局最小化点,但有可能只找到局部最小化点:
NArgMin[f, x]Plot[f, {x, 0.5, 5.5}, Epilog -> {PointSize[Medium], Red, Point[{%, f /. x -> %}]}]FindArgMin 求出取决于起始点的局部最小化点:
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]]}]}}]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}]}}]如果取不到最小值,ArgMin 可能会给出一个边界上的点:
ArgMin[{(x - 2) ^ 2 + (y - 3 / 2) ^ 2, x ^ 2 + y ^ 2 < 1}, {x, y}]ArgMin[{x, x y == 1 && x > 0}, {x, y}]ArgMin 可以解决线性优化问题:
ArgMin[{2x + 3y - z, 1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2 && x - y - z == 3}, {x, y, z}]LinearOptimization 可以通过否定目标来解决相同的问题:
LinearOptimization[2x + 3y - z, {1 ≤ x + y + z ≤ 2 && 1 ≤ x - y + z ≤ 2
&& x - y - z == 3}, {x, y, z}]用 RegionNearest 计算给定区域中最近的点:
ℛ = Cone[{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}, 3];
p = {5, 4, 3};RegionNearest[ℛ, p]//RootReduce也可以用 ArgMin 来计算:
ArgMin[Norm[{x, y, z} - p], {x, y, z}∈ℛ]//RootReduceGraphics3D[{ℛ, {PointSize[Large], {Green, Point[p]}, {Red, Point[%]}}}]可能存在的问题 (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 要求所有输入的函数为实值函数:
ArgMin[{x + y, Sqrt[x] - Sqrt[y] == 0}, {x, y}]{Sqrt[x] - Sqrt[y] == 0, Sqrt[x], Sqrt[y]} /. {x -> -1, y -> -1}技术笔记
-
▪
- 不等式 ▪
- 最小化和最大化 ▪
- 约束条件下的优化 ▪
- 无约束条件下的优化 ▪
- 实用说明:代数和微积分
相关指南
-
▪
- 最优化 ▪
- 区域上的求解器 ▪
- 符号向量、矩阵和数组 ▪
- 离散微积分 ▪
- 凸优化
文本
Wolfram Research (2008),ArgMin,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html (更新于 2021 年).
CMS
Wolfram 语言. 2008. "ArgMin." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2021. https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html.
APA
Wolfram 语言. (2008). ArgMin. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html 年
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: 17-August-2026]}
BibLaTeX
@online{reference.wolfram_2026_argmin, organization={Wolfram Research}, title={ArgMin}, year={2021}, url={https://reference.wolfram.com/language/ref/ArgMin.html}, note=[Accessed: 17-August-2026]}