Capítulo 10 - Programa de Engenharia Química - COPPE / UFRJ

Cada multiplicador de Lagrange indica o quão sensível é a função objetivo em relaçãoà restrição associada. Por exemplo, se as restrições de igualdade são perturbadas por um vetorb, isto é, h b (x) = b, então: b S(x*) = *.Note que neste caso a função de Lagrange tem a forma:L(x, ) = S(x) + T [h b (x) b]e sua sensibilidade em relação ao parâmetro b é dada por: T b T x T b b L = x [ x S(x) + h b (x) ] + [h b (x) b] Como os termos entre colchetes da expressão acima devem ser nulos no ponto ótimo(condição necessária de primeira ordem), então: b L(x*, *) = * e b S(x*) = *pois b L(x*, *) = b S(x*) + T b [h b (x*) b] + T b h b (x*) * * ,h b (x) = b e b h b (x) = IPortanto, o valor de S(x) aumenta ou diminui a partir de S(x*) com um aumento oudiminuição em b, dependendo do sinal de *. Por isso, os multiplicadores de Lagrange sãotambém conhecidos como “shadow prices” ou “custos marginais” das restrições, porque amudança no valor ótimo da função objetivo por unidade de acréscimo no lado direito darestrição de igualdade é dado por *.Exemplo 5: Seja o seguinte problema de otimização com restriçãomin S(x) = (x 1 5) 2 + (x 2 5) 2sujeito a: h(x) = x 1 x 2 = 0Introduzindo uma perturbação na restrição de igualdade do tipo: x 1 x 2 = b, então a função deLagrange toma a forma:L(x, ) = (x 1 5) 2 + (x 2 5) 2 + (x 1 x 2 b)cujo gradiente nulo com relação a x 1 , x 2 e leva ao seguinte sistema de equações:2 (x 1 5) + = 02 (x 2 5) = 0x 1 x 2 b = 0resultando na solução ótima: x 1 * = 5 + b / 2, x 2 * = 5 b / 2 e * = b.Deste modo S(x*) = b 2 / 2 e b S(x*) = b = *.13