Рассмотрим два уравнения
![$$
f(x,y,z,w) = 0,
g(x,y,z,w) = 0
$$ $$
f(x,y,z,w) = 0,
g(x,y,z,w) = 0
$$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/6/b/66b7df91f6443a874dcf2d98ae4cba9482.png)
Допустим у нас есть одно решение
![$(x_0,y_0,z_0,w_0)$ $(x_0,y_0,z_0,w_0)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/0/b/10b5f9bc09e6c79413f14778a3c07c3782.png)
.
Мы немного сдвигаем одну переменную скажем на
![$\Delta x$ $\Delta x$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/9/1/3919bbc84b8079e27194efe99a1f6a8082.png)
, то есть
![$x = x_0 + \Delta x$ $x = x_0 + \Delta x$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/f/4/bf41f50f3f2f4d4df6636ca521de314182.png)
и хотим найти наиболее близкую точку решение.
Резонно поставить следующую задачу минимизации. Скажем,
![$$
f_y \Delta y + f_z \Delta z + f_w \Delta w = \epsilon_1,
$$
$$
g_y \Delta y + g_z \Delta z + g_w \Delta w = \epsilon_2,
$$ $$
f_y \Delta y + f_z \Delta z + f_w \Delta w = \epsilon_1,
$$
$$
g_y \Delta y + g_z \Delta z + g_w \Delta w = \epsilon_2,
$$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/d/0/ed0d89f6a71f2f4f9836dd7bf93bca3582.png)
И
![$$
\Delta y^2 + \Delta z^2 + \Delta w^2 \rightarrow min
$$ $$
\Delta y^2 + \Delta z^2 + \Delta w^2 \rightarrow min
$$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/7/4/f742086e6f1150e3fe706c028904634d82.png)
где
![$- f_x \Delta x = \epsilon_1, - g_x \Delta x = \epsilon_2.$ $- f_x \Delta x = \epsilon_1, - g_x \Delta x = \epsilon_2.$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/b/7/fb708e907867825c87dec934a89fbe1582.png)
Систему линейных уравнений которая получается из условной оптимизации по Лагранжу можно легко решить
![$$
\left[\Delta y = -\frac{A f_{y}}{2}-\frac{B g_{y}}{2},
\Delta z = -\frac{A f_{z}}{2}-\frac{B g_{z}}{2},
\Delta w = -\frac{A f_{w}}{2}-\frac{B g_{w}}{2}\right]
$$ $$
\left[\Delta y = -\frac{A f_{y}}{2}-\frac{B g_{y}}{2},
\Delta z = -\frac{A f_{z}}{2}-\frac{B g_{z}}{2},
\Delta w = -\frac{A f_{w}}{2}-\frac{B g_{w}}{2}\right]
$$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/a/d/ead2525fea94b73c0c921988416497c382.png)
И
![$$
A =
\frac{2 \mathit{e1} \,g_{w}^{2}+2 \mathit{e1} \,g_{y}^{2}+2 \mathit{e1} \,g_{z}^{2}-2 \mathit{e2} f_{w} g_{w} -2 \mathit{e2} f_{y} g_{y} -2 \mathit{e2} f_{z} g_{z}}{f_{w}^{2} g_{y}^{2}+f_{w}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{w} f_{y} g_{w} g_{y} -2 f_{w} f_{z} g_{w} g_{z} +f_{y}^{2} g_{w}^{2}+f_{y}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{y} f_{z} g_{y} g_{z} +f_{z}^{2} g_{w}^{2}+f_{z}^{2} g_{y}^{2}},
$$
$$
B =
-\frac{2 \left(\mathit{e1} f_{w} g_{w} +\mathit{e1} f_{y} g_{y} +\mathit{e1} f_{z} g_{z} -\mathit{e2} \,f_{w}^{2}-\mathit{e2} \,f_{y}^{2}-\mathit{e2} \,f_{z}^{2}\right)}{f_{w}^{2} g_{y}^{2}+f_{w}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{w} f_{y} g_{w} g_{y} -2 f_{w} f_{z} g_{w} g_{z} +f_{y}^{2} g_{w}^{2}+f_{y}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{y} f_{z} g_{y} g_{z} +f_{z}^{2} g_{w}^{2}+f_{z}^{2} g_{y}^{2}}.
$$ $$
A =
\frac{2 \mathit{e1} \,g_{w}^{2}+2 \mathit{e1} \,g_{y}^{2}+2 \mathit{e1} \,g_{z}^{2}-2 \mathit{e2} f_{w} g_{w} -2 \mathit{e2} f_{y} g_{y} -2 \mathit{e2} f_{z} g_{z}}{f_{w}^{2} g_{y}^{2}+f_{w}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{w} f_{y} g_{w} g_{y} -2 f_{w} f_{z} g_{w} g_{z} +f_{y}^{2} g_{w}^{2}+f_{y}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{y} f_{z} g_{y} g_{z} +f_{z}^{2} g_{w}^{2}+f_{z}^{2} g_{y}^{2}},
$$
$$
B =
-\frac{2 \left(\mathit{e1} f_{w} g_{w} +\mathit{e1} f_{y} g_{y} +\mathit{e1} f_{z} g_{z} -\mathit{e2} \,f_{w}^{2}-\mathit{e2} \,f_{y}^{2}-\mathit{e2} \,f_{z}^{2}\right)}{f_{w}^{2} g_{y}^{2}+f_{w}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{w} f_{y} g_{w} g_{y} -2 f_{w} f_{z} g_{w} g_{z} +f_{y}^{2} g_{w}^{2}+f_{y}^{2} g_{z}^{2}-2 f_{y} f_{z} g_{y} g_{z} +f_{z}^{2} g_{w}^{2}+f_{z}^{2} g_{y}^{2}}.
$$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/0/3/e03c13353714709debc929df6a40e44182.png)
В знаменателе стоит сумма квадратов всех возможных определителей 2 на 2. Было бы хорошо понять как это можно получить из общий соображений.
Также интересует обобщение на чуть большую (практическую) задачу из 9 уравнений и 15 переменных (достаточно разреженную).
Если это часть какого стандартного численного метода, также было бы интересно получить ссылку.