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Extrema mit Nebenbedingungen

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

mit einem (unbekanntem) Multiplikator L und setzt deren partielle Ableitungen gleich Null (notwendige Bedingung):

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

mit m Multiplikatoren und bestimmt die gesuchten Extrema aus

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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