Aşağıda Lagrange Çarpanı konusunu pekiştirmek için hazırlanmış 20 örnek soru bulunmaktadır. Her sorunun altındaki "Çözümü Göster" butonuna tıklayarak adım adım çözüme ulaşabilirsiniz. Sorular temel tanımlardan başlayarak ileri seviye KKT koşullarına kadar uzanmaktadır.
$f(x,y)=x^2+y^2$ fonksiyonunu $g(x,y)=x+y-1=0$ kısıtı altında minimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L(x,y,\lambda)=x^2+y^2-\lambda(x+y-1)$
FOC:
$L_x=2x-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2x$
$L_y=2y-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2y$
$L_\lambda=-(x+y-1)=0 \Rightarrow x+y=1$
$2x=2y \Rightarrow x=y$
$2x=1 \Rightarrow x=y=0.5$
$\boxed{x=0.5,\ y=0.5}$ noktasında $f_{\text{min}}=0.5$
$f(x,y)=xy$ fonksiyonunu $g(x,y)=x+y=4$ kısıtı altında maksimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=xy-\lambda(x+y-4)$
$L_x=y-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=y$
$L_y=x-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=x$
$x=y$ ve $x+y=4 \Rightarrow x=y=2$
$\boxed{x=2,\ y=2}$ noktasında $f_{\text{max}}=4$
$f(x,y,z)=xyz$ fonksiyonunu $g(x,y,z)=x+y+z=6$ kısıtı altında maksimize ediniz ($x,y,z>0$).
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=xyz-\lambda(x+y+z-6)$
$L_x=yz-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=yz$
$L_y=xz-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=xz$
$L_z=xy-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=xy$
$yz=xz=xy \Rightarrow x=y=z$
$3x=6 \Rightarrow x=y=z=2$
$\boxed{x=y=z=2}$ noktasında $f_{\text{max}}=8$
$f(x,y,z)=xyz$ fonksiyonunu $g_1=x+y+z=6$ ve $g_2=x^2+y^2=z^2$ kısıtları altında optimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: İki kısıt için iki çarpan: $L=xyz-\lambda(x+y+z-6)-\mu(x^2+y^2-z^2)$
FOC: $L_x=yz-\lambda-2\mu x=0$
$L_y=xz-\lambda-2\mu y=0$
$L_z=xy-\lambda+2\mu z=0$
$L_\lambda=-(x+y+z-6)=0$, $L_\mu=-(x^2+y^2-z^2)=0$
Çözüm: $x=y=2,\ z=2$ (kontrol: $4+4=8=z^2$ sağlanır). $\boxed{(2,2,2)}$ noktası $f=8$ ile ekstremumdur.
$f(x,y)=x^2+4y^2$ fonksiyonunu $g(x,y)=x^2+y^2=1$ kısıtı altında ekstremumlarını bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x^2+4y^2-\lambda(x^2+y^2-1)$
$L_x=2x-2\lambda x=2x(1-\lambda)=0$
$L_y=8y-2\lambda y=2y(4-\lambda)=0$
$L_\lambda=-(x^2+y^2-1)=0$
Durum 1: $x=0 \Rightarrow y=\pm1$, $f=4$
Durum 2: $y=0 \Rightarrow x=\pm1$, $f=1$
Durum 3: $x\neq0,\ y\neq0 \Rightarrow \lambda=1$ ve $\lambda=4$ çelişki.
$\boxed{f_{\text{max}}=4}$ (0,±1), $\boxed{f_{\text{min}}=1}$ (±1,0)
Çevresi 20 birim olan dikdörtgenin maksimum alanını bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $f(x,y)=xy$ (alan), $g(x,y)=2x+2y-20=0$
$L=xy-\lambda(2x+2y-20)$
$L_x=y-2\lambda=0 \Rightarrow y=2\lambda$
$L_y=x-2\lambda=0 \Rightarrow x=2\lambda$
$x=y$, $2x+2y=20 \Rightarrow 4x=20 \Rightarrow x=5$, $y=5$
$\boxed{\text{Maksimum alan }25\text{ birim}^2}$ (kare 5×5)
$(1,2)$ noktasının $x+y=4$ doğrusuna en yakın noktasını bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $f=(x-1)^2+(y-2)^2$ (uzaklığın karesi), $g=x+y-4=0$
$L=(x-1)^2+(y-2)^2-\lambda(x+y-4)$
$L_x=2(x-1)-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2(x-1)$
$L_y=2(y-2)-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2(y-2)$
$x-1=y-2 \Rightarrow x=y-1$
$x+y=4 \Rightarrow (y-1)+y=4 \Rightarrow 2y=5 \Rightarrow y=2.5$, $x=1.5$
$\boxed{(1.5,\ 2.5)}$
$f(x,y)=x^2+y^2$'nin $x+y=1$ kısıtı altında $(0.5,0.5)$ noktasının minimum olduğunu Bordered Hessian ile gösteriniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x^2+y^2-\lambda(x+y-1)$
$L_{xx}=2$, $L_{xy}=0$, $L_{yy}=2$
$g_x=1$, $g_y=1$
$\tilde{H}=\begin{bmatrix}0&1&1\\1&2&0\\1&0&2\end{bmatrix}$
$\det(\tilde{H})=0-1(2-0)+1(0-2)=-4<0$
$L_{xx}=2>0$ olduğundan $\boxed{\text{minimum}}$
$f(x,y)=xy$'nin $x+y=1$ kısıtı altında maksimizasyonunda $\lambda$'nın değerini ve yorumunu yapınız.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=xy-\lambda(x+y-1)$
$L_x=y-\lambda=0$, $L_y=x-\lambda=0$, $L_\lambda=-(x+y-1)=0$
$x=y=0.5$, $\lambda=0.5$
$\lambda=0.5$ demektir: kısıt $x+y=1$'deki 1 birimlik artış ($1\to2$) alanı yaklaşık 0.5 birim artırır. $\boxed{\lambda=0.5}$ (gölge fiyat)
$f(x_1,x_2,x_3)=x_1x_2x_3$'ü $x_1+x_2+x_3=3$ kısıtı altında maksimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x_1x_2x_3-\lambda(x_1+x_2+x_3-3)$
$L_{x_1}=x_2x_3-\lambda=0$, $L_{x_2}=x_1x_3-\lambda=0$, $L_{x_3}=x_1x_2-\lambda=0$
$x_2x_3=x_1x_3=x_1x_2 \Rightarrow x_1=x_2=x_3$
$3x_1=3 \Rightarrow x_1=x_2=x_3=1$
$\boxed{f_{\text{max}}=1}$
$f(x)=x^2$'yi $x\ge1$ kısıtı altında minimize ediniz (KKT kullanarak).
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $g(x)=1-x\le0$, $L=x^2+\lambda(1-x)$
KKT: $2x-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2x$
$g(x)\le0 \Rightarrow x\ge1$, $\lambda\ge0$, $\lambda(1-x)=0$
Durum 1: $x=1 \Rightarrow \lambda=2$ (aktif, geçerli)
Durum 2: $\lambda=0 \Rightarrow x=0$ (uygun değil, $x\ge1$ sağlanmaz)
$\boxed{x=1}$ noktasında $f_{\text{min}}=1$
$f(x)=x^2$'yi $x\le1$ kısıtı altında minimize ediniz (KKT kullanarak).
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $g(x)=x-1\le0$, $L=x^2+\lambda(x-1)$
KKT: $2x+\lambda=0 \Rightarrow \lambda=-2x$
$g(x)\le0 \Rightarrow x\le1$, $\lambda\ge0$, $\lambda(x-1)=0$
Durum 1: $x=1 \Rightarrow \lambda=-2$ (geçersiz, $\lambda<0$)
Durum 2: $\lambda=0 \Rightarrow x=0$ (uygun, $0\le1$ sağlanır)
$\boxed{x=0}$ noktasında $f_{\text{min}}=0$ (kısıt pasif)
Çevresi 12 birim olan üçgenin maksimum alanını bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: Kenarlar $x,y,z$, yarı çevre $s=6$.
$A^2=s(s-x)(s-y)(s-z)=6(6-x)(6-y)(6-z)$
$L=6(6-x)(6-y)(6-z)-\lambda(x+y+z-12)$
FOC: $(6-y)(6-z)=(6-x)(6-z)=(6-x)(6-y)$ ⇒ $x=y=z$
$3x=12 \Rightarrow x=y=z=4$
$A_{\text{max}}=\sqrt{6\cdot2\cdot2\cdot2}=\sqrt{48}=4\sqrt{3}$
$\boxed{A_{\text{max}}=4\sqrt{3}}$ (eşkenar üçgen)
Toplam yüzey alanı 96 birim² olan dikdörtgenler prizmasının maksimum hacmini bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $f=xyz$, $g=2xy+2xz+2yz-96=0$
$L=xyz-\lambda(2xy+2xz+2yz-96)$
FOC: $yz=2\lambda(y+z)$, $xz=2\lambda(x+z)$, $xy=2\lambda(x+y)$
$x=y=z$ çözümü: $6x^2=96 \Rightarrow x=4$
$\boxed{V_{\text{max}}=4^3=64}$ birim³ (küp)
$x^2+4y^2=4$ elipsi üzerinde $f=xy$'nin maksimum ve minimum değerlerini bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=xy-\lambda(x^2+4y^2-4)$
$L_x=y-2\lambda x=0$, $L_y=x-8\lambda y=0$, $L_\lambda=-(x^2+4y^2-4)=0$
$\lambda=y/(2x)=x/(8y) \Rightarrow 4y^2=x^2 \Rightarrow x=\pm2y$
$x=2y$: $4y^2+4y^2=4 \Rightarrow y=\pm1/\sqrt{2}$, $x=\pm\sqrt{2}$, $f=1$ (maks)
$x=-2y$: $4y^2+4y^2=4 \Rightarrow y=\pm1/\sqrt{2}$, $x=\mp\sqrt{2}$, $f=-1$ (min)
$\boxed{f_{\text{max}}=1,\ f_{\text{min}}=-1}$
$Q(K,L)=K^{0.4}L^{0.6}$ üretim fonksiyonunu $2K+3L=50$ bütçe kısıtı altında maksimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=K^{0.4}L^{0.6}-\lambda(2K+3L-50)$
FOC: $0.4K^{-0.6}L^{0.6}-2\lambda=0$, $0.6K^{0.4}L^{-0.4}-3\lambda=0$
$\frac{0.4}{2}\frac{L}{K}=\frac{0.6}{3}\frac{K}{L} \Rightarrow 0.2L^2=0.2K^2 \Rightarrow L=K$
$2K+3K=50 \Rightarrow 5K=50 \Rightarrow K=10$, $L=10$
$\boxed{K=10,\ L=10}$ noktasında $Q_{\text{max}}=10$
$f(x,y,z)=2x+3y+z$'yi $x^2+y^2+z^2=14$ kısıtı altında maksimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=2x+3y+z-\lambda(x^2+y^2+z^2-14)$
$L_x=2-2\lambda x=0 \Rightarrow x=1/\lambda$
$L_y=3-2\lambda y=0 \Rightarrow y=3/(2\lambda)$
$L_z=1-2\lambda z=0 \Rightarrow z=1/(2\lambda)$
$x^2+y^2+z^2=14 \Rightarrow 1/\lambda^2+9/(4\lambda^2)+1/(4\lambda^2)=14$
$(4+9+1)/(4\lambda^2)=14 \Rightarrow 14/(4\lambda^2)=14 \Rightarrow \lambda^2=1/4 \Rightarrow \lambda=1/2$
$x=2,\ y=3,\ z=1$
$\boxed{f_{\text{max}}=2\cdot2+3\cdot3+1=14}$ (nokta $(2,3,1)$)
$x^2+y^2=25$ çemberi üzerinde $f(x,y)=x+2y$'nin maksimum ve minimum değerlerini bulunuz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x+2y-\lambda(x^2+y^2-25)$
$L_x=1-2\lambda x=0 \Rightarrow x=1/(2\lambda)$
$L_y=2-2\lambda y=0 \Rightarrow y=1/\lambda$
$x^2+y^2=25 \Rightarrow 1/(4\lambda^2)+1/\lambda^2=25 \Rightarrow 5/(4\lambda^2)=25 \Rightarrow \lambda^2=1/20$
$\lambda=1/(2\sqrt5)$: $x=\sqrt5,\ y=2\sqrt5$, $f=\sqrt5+4\sqrt5=5\sqrt5$ (maks)
$\lambda=-1/(2\sqrt5)$: $x=-\sqrt5,\ y=-2\sqrt5$, $f=-5\sqrt5$ (min)
$\boxed{f_{\text{max}}=5\sqrt5,\ f_{\text{min}}=-5\sqrt5}$
$f(x,y)=x^2+y^2$'yi $x-y=2$ kısıtı altında minimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x^2+y^2-\lambda(x-y-2)$
$L_x=2x-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2x$
$L_y=2y+\lambda=0 \Rightarrow \lambda=-2y$
$2x=-2y \Rightarrow x=-y$
$x-y=2 \Rightarrow -y-y=2 \Rightarrow y=-1$, $x=1$
$\boxed{(1,-1)}$ noktasında $f_{\text{min}}=2$
$f(x,y)=x^2+2y^2$'yi $x+2y=3$ kısıtı altında minimize ediniz.
🔍 Çözümü Göster
Çözüm: $L=x^2+2y^2-\lambda(x+2y-3)$
$L_x=2x-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2x$
$L_y=4y-2\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2y$
$2x=2y \Rightarrow x=y$
$x+2y=3 \Rightarrow x+2x=3 \Rightarrow x=1$, $y=1$
$\boxed{(1,1)}$ noktasında $f_{\text{min}}=3$
← Fasikül ana sayfasına dön