Extremwertprobleme mit Nebenbedingung lösen
Stell dir vor, du willst einen rechteckigen Gemüsegarten anlegen, aber hast nur 30m Zaun zur Verfügung. Gleichzeitig soll die Fläche möglichst groß werden - das ist ein klassisches Extremwertproblem mit Nebenbedingung.
Das Besondere hier: Du optimierst nicht frei, sondern musst bestimmte Einschränkungen beachten. Im Gartenbeispiel grenzt dein Garten an eine Mauer und Garage, sodass du nur zwei Seiten einzäunen musst.
Der 6-Schritte-Plan hilft dir systematisch: Erst eine Skizze mit allen wichtigen Maßen, dann die Extremalbedingung formulieren A=a⋅bsollmaximalwerden. Die Nebenbedingung lautet 30 = a + b.
Merktipp: Die Nebenbedingung hilft dir, aus zwei Variablen eine zu machen - so wird das Problem lösbar!
Durch Umformen erhältst du A(b) = 30−b·b = 30b - b². Jetzt bestimmst du den Definitionsbereich (0 < b < 30), suchst Extremstellen mit der Ableitung und interpretierst das Ergebnis. Vergiss nicht: Manchmal liegt das Optimum am Rand des Definitionsbereichs!