Extrema mit Nebenbedingungen

Aufrufe: 498     Aktiv: 20.12.2020 um 15:52

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Hallo, 

ich bin beim Thema Optimalitätsaufgaben mit Nebenbedingungen etwas verwirrt.

Die kritischen Punkte die sich aus der Lagrangen-Multiplikatorenregel ergeben, müssen die notwendigerweise Extremstellen sein oder könnte es auch ein Sattelpunkt sein? 

Und kann man (ohne betrachtung der hinreichenden Bedingung, da wir das nicht lernen) zwischen lokale und globale Extrema unterscheiden, also indem man einfach die Funktionswerte an diesen Stellen vergleicht? 

Wenn man zum Beispiel genau zwei kritische Punkte hat, argumentiert man dann genau wie bei Extrema ohne Nebenbedingungen, dass diese (falls die Funktion auf einer kompakten Menge stetig ist) automatisch globale Extremstellen sein müssen? Oder wäre diese Analogie falsch? 

 

Danke 

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Die L-Gleichung ist nur eine notwendige Bedingung, d.h. kritische Stellen aus der L-Regel sind nur Kandidaten für Extrema unter der NB, müssen es aber nicht sein. Ob es überhaupt Extrema unter der NB gibt (lokale oder globale) kann man damit nicht sagen. Was aber oft hilft, ist folgender Satz:

Sei \(D\subseteq R^n,\, D\) abgeschlossen, \(f,\, g:D\longrightarrow R\) stetig, \(x_0\in D\). Wenn die Menge \(\{x | g(x)=0\}\) beschränkt ist, dann hat \(f\) unter der Nebenbedingung \(g=0\) ein globales Maximum und ein globales Minimum.

Das ist oft erfüllt, z.B. wenn die NB einen Kreis beschreibt (d.h. \(x^2+y^2-4=0\)).

Wenn man unter dieser Voraussetzung mit der L-Regel zwei Kandidaten für Extrema unter der NB findet, dann muss einer das glob. Max. unter der NB und einer das glob. Min. unter der NB sein. Welcher was ist, findet man durch Ausrechnen der Funktionswerte. Wenn es mehr als zwei Kandidaten gibt, geht man genauso vor.

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Macht Sinn. Danke! D.h. wenn es keine kompakte Menge ist, wird die Sache schwieriger   ─   helene20 20.12.2020 um 15:46

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Mikn wurde bereits informiert.