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Extrema einer Funktion
gesucht, mit der
Nebenbedingung
.
Damit ist eine zweidimensionale Funktion, eine Raumkurve
gegeben. Deren Extremum wird gesucht.
Maximum der Höhe
für vorgegebene Wanderstrecke
gesucht.
Lagrangesche Multiplikatorenregel,
zur Extremwertbestimmung betrachtet man die Funktion
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mit einem (unbekanntem) Multiplikator L und setzt deren partielle Ableitungen gleich Null (notwendige Bedingung):
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Damit hat man drei Bestimmungsgleichungen für die drei
Unbekannten x, y, L, die man lösen muß.
Rechteck mit maximaler Fläche bei
konstantem Umfang U:
Fläche: ![]()
Umfang U:
,
,
,
,
das Rechteck mit maximaler Fläche bei gegebenem Umfang ist das
Quadrat.
Der Multiplikator L ist nur Hilfsgröße, sein Wert wird
nicht benötigt.
Er wird deshalb möglichst gleich am Anfang der Rechnung
eliminiert.
Verallgemeinerung: Die Funktion
mit m<n Nebenbedingungen der Form
ist
vorgegeben.
Man betrachtet die Funktion
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mit m Multiplikatoren
und bestimmt die
gesuchten Extrema aus
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Man hat dann
Bedingungsgleichungen für die m Werte
und die n Werte
, die man nun nach den
auflösen muß.
Man eliminiere zuerst die Hilfsgrößen
.
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