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Forum "Partielle Differentialgleichungen" - Lagrange Multiplikator
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Lagrange Multiplikator: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:24 Mo 27.12.2010
Autor: ONeill

Aufgabe
Bestimmen Sie das Volumen des größten Quaders mit achsenparallelen Kanten innerhalb des Ellipsoids [mm] $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}=1$. [/mm]
Verwenden Sie die Methode der Lagrange-Multiplikatoren.

Hallo zusammen!

Die obige Aufgabe ist hier gelöst (Seite 6):
[]http://www2009.ph.tum.de/studium/betrieb/ferienkurse/2008w/ana2/divl.pdf
Die Lösung verstehe ich nicht so ganz. Also zunächst die Hilfsfunktion aufgestellt, alles klar:
[mm] $L(x,y,z,\lambda)=8xyz+\lambda \left(\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}-1\right)$ [/mm]

Dann partiell ableiten:
[mm] $L_x=\frac{\partial L}{\partial x}=8yz+\lambda \frac{2x}{a^2}=0$ [/mm]
[mm] $L_y=\frac{\partial L}{\partial y}=8xz+\lambda \frac{2y}{b^2}=0$ [/mm]
[mm] $L_z=\frac{\partial L}{\partial z}=8xy+\lambda \frac{2z}{c^2}=0$ [/mm]
[mm] $L_{\lambda}=\frac{\partial L}{\partial \lambda}= \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}-1=0$ [/mm]
Soweit auch noch alles klar. Dann steht in der Musterlösung Gleichung eins mit [mm] $\frac{x}{\lambda}$, [/mm] Gleichung zwei mit [mm] $\frac{y}{\lambda}$ [/mm] und Gleichung drei mit [mm] $\frac{z}{\lambda}$. [/mm] Ok gesagt getan und dann sehe ich auch sofort ein, dass [mm] $\frac{x^2}{a^2}=\frac{y^2}{b^2}=\frac{z^2}{c^2}$ [/mm]
aber warum soll das gleich [mm] $\frac{-4xyz}{\lambda}$ [/mm] sein soll. Das ist zunächst mal das erste Problem, wenn das geklärt ist frage ich weiter ;-)

Vielen Dank schon mal für eure Hilfe.
Gruß Christian

        
Bezug
Lagrange Multiplikator: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 19:48 Mo 27.12.2010
Autor: MathePower

Hallo ONeill,



> Bestimmen Sie das Volumen des größten Quaders mit
> achsenparallelen Kanten innerhalb des Ellipsoids
> [mm]\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}=1[/mm].
>  Verwenden Sie die Methode der Lagrange-Multiplikatoren.
>  Hallo zusammen!
>  
> Die obige Aufgabe ist hier gelöst (Seite 6):
>  
> []http://www2009.ph.tum.de/studium/betrieb/ferienkurse/2008w/ana2/divl.pdf
>  Die Lösung verstehe ich nicht so ganz. Also zunächst die
> Hilfsfunktion aufgestellt, alles klar:
>  [mm]L(x,y,z,\lambda)=8xyz+\lambda \left(\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}-1\right)[/mm]
>  
> Dann partiell ableiten:
>  [mm]L_x=\frac{\partial L}{\partial x}=8yz+\lambda \frac{2x}{a^2}=0[/mm]
>  
> [mm]L_y=\frac{\partial L}{\partial y}=8xz+\lambda \frac{2y}{b^2}=0[/mm]
>  
> [mm]L_z=\frac{\partial L}{\partial z}=8xy+\lambda \frac{2z}{c^2}=0[/mm]
>  
> [mm]L_{\lambda}=\frac{\partial L}{\partial \lambda}= \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}-1=0[/mm]
>  
> Soweit auch noch alles klar. Dann steht in der
> Musterlösung Gleichung eins mit [mm]\frac{x}{\lambda}[/mm],
> Gleichung zwei mit [mm]\frac{y}{\lambda}[/mm] und Gleichung drei mit
> [mm]\frac{z}{\lambda}[/mm]. Ok gesagt getan und dann sehe ich auch
> sofort ein, dass
> [mm]\frac{x^2}{a^2}=\frac{y^2}{b^2}=\frac{z^2}{c^2}[/mm]
>  aber warum soll das gleich [mm]\frac{-4xyz}{\lambda}[/mm] sein
> soll. Das ist zunächst mal das erste Problem, wenn das
> geklärt ist frage ich weiter ;-)


Wenn Du die erste Gleichung mit [mm]\bruch{x}{\lambda}[/mm] multiplizierst,
steht zu nächst da:


[mm]8yz*\bruch{x}{\lambda}+\frac{2x^{2}}{a^2}=0[/mm]

Division durch 2 liefert:

[mm]4yz*\bruch{x}{\lambda}+\frac{x^{2}}{a^2}=0[/mm]

Daraus ergibt sich:

[mm]\frac{x^{2}}{a^2}=-4yz*\bruch{x}{\lambda}=\bruch{-4xyz}{\lambda}[/mm]


>  
> Vielen Dank schon mal für eure Hilfe.
>  Gruß Christian


Gruss
MathePower

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