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Extremwertaufgabe mit Nebenbedingung/Minimierung des Materialaufwandes

Es soll eine Weißblechdose mit Inhalt hergestellt werden, wobei der Materialeinsatz ein Minimum sein soll. Dies ist eine Extremwertaufgabe für eine Funktion mit zwei Variablen (Höhe und Radius) mit einer Nebenbedingung.

Die mathematische Formulierung dieser Extremwertaufgabe lautet

unter der Nebenbedingung

Zur Lösung wird die Lagrangesche Multiplikationsregel verwendet: Man betrachtet die Funktion

mit einem unbekannten konstanten Multiplikator und setzt deren partielle Ableitungen null:

Aus (2) folgt

Nach Einsetzen von in (0.1) ergibt sich

Dies wird in (3) eingesetzt, womit

folgt. Damit kann die minimale Oberfläche berechnet werden.
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