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.

Soru 1 Temel Tanım
$f(x,y)=x^2+y^2$ fonksiyonunu $g(x,y)=x+y-1=0$ kısıtı altında minimize ediniz.
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 $f_{\text{min}}=0.5$
Soru 2 Maksimizasyon
$f(x,y)=xy$ fonksiyonunu $g(x,y)=x+y=4$ kısıtı altında maksimize ediniz.
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 $f_{\text{max}}=4$
Soru 3 3 Değişkenli
$f(x,y,z)=xyz$ fonksiyonunu $g(x,y,z)=x+y+z=6$ kısıtı altında maksimize ediniz ($x,y,z>0$).
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 $f_{\text{max}}=8$
Soru 4 Çift Kısıtlı
$f(x,y,z)=xyz$ fonksiyonunu $g_1=x+y+z=6$ ve $g_2=x^2+y^2=z^2$ kısıtları altında optimize ediniz.
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.
Soru 5 Doğrusal Olmayan
$f(x,y)=x^2+4y^2$ fonksiyonunu $g(x,y)=x^2+y^2=1$ kısıtı altında ekstremumlarını bulunuz.
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)
Soru 6 Sözel Problem
Çevresi 20 birim olan dikdörtgenin maksimum alanını bulunuz.
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)
Soru 7 Nokta-Doğru
$(1,2)$ noktasının $x+y=4$ doğrusuna en yakın noktasını bulunuz.
Çözüm: $f=(x-1)^2+(y-2)^2$ (uzaklığın karesi), $g=x+y-4=0$
$L=(x-1)^2+(y-2)^2-\lambda(x+y-4)$
$L_x=2(x-1)-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2(x-1)$
$L_y=2(y-2)-\lambda=0 \Rightarrow \lambda=2(y-2)$
$x-1=y-2 \Rightarrow x=y-1$
$x+y=4 \Rightarrow (y-1)+y=4 \Rightarrow 2y=5 \Rightarrow y=2.5$, $x=1.5$
$\boxed{(1.5,\ 2.5)}$
Soru 8 Bordered Hessian
$f(x,y)=x^2+y^2$'nin $x+y=1$ kısıtı altında $(0.5,0.5)$ noktasının minimum olduğunu Bordered Hessian ile gösteriniz.
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 $\boxed{\text{minimum}}$
Soru 9 λ Yorumu
$f(x,y)=xy$'nin $x+y=1$ kısıtı altında maksimizasyonunda $\lambda$'nın değerini ve yorumunu yapınız.
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)
Soru 10 Genel Formülasyon
$f(x_1,x_2,x_3)=x_1x_2x_3$'ü $x_1+x_2+x_3=3$ kısıtı altında maksimize ediniz.
Çözüm: $L=x_1x_2x_3-\lambda(x_1+x_2+x_3-3)$
$L_{x_1}=x_2x_3-\lambda=0$, $L_{x_2}=x_1x_3-\lambda=0$, $L_{x_3}=x_1x_2-\lambda=0$
$x_2x_3=x_1x_3=x_1x_2 \Rightarrow x_1=x_2=x_3$
$3x_1=3 \Rightarrow x_1=x_2=x_3=1$
$\boxed{f_{\text{max}}=1}$
Soru 11 KKT - Aktif Kısıt
$f(x)=x^2$'yi $x\ge1$ kısıtı altında minimize ediniz (KKT kullanarak).
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 $f_{\text{min}}=1$
Soru 12 KKT - Pasif Kısıt
$f(x)=x^2$'yi $x\le1$ kısıtı altında minimize ediniz (KKT kullanarak).
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)
Soru 13 Üçgen Maksimum Alan
Çevresi 12 birim olan üçgenin maksimum alanını bulunuz.
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)
Soru 14 Dikdörtgen Prizma
Toplam yüzey alanı 96 birim² olan dikdörtgenler prizmasının maksimum hacmini bulunuz.
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)
Soru 15 Elips Üzerinde
$x^2+4y^2=4$ elipsi üzerinde $f=xy$'nin maksimum ve minimum değerlerini bulunuz.
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)
$\boxed{f_{\text{max}}=1,\ f_{\text{min}}=-1}$
Soru 16 Cobb-Douglas
$Q(K,L)=K^{0.4}L^{0.6}$ üretim fonksiyonunu $2K+3L=50$ bütçe kısıtı altında maksimize ediniz.
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 $Q_{\text{max}}=10$
Soru 17 Çok Değişkenli
$f(x,y,z)=2x+3y+z$'yi $x^2+y^2+z^2=14$ kısıtı altında maksimize ediniz.
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 $(2,3,1)$)
Soru 18 Toplam Kare
$x^2+y^2=25$ çemberi üzerinde $f(x,y)=x+2y$'nin maksimum ve minimum değerlerini bulunuz.
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)
$\boxed{f_{\text{max}}=5\sqrt5,\ f_{\text{min}}=-5\sqrt5}$
Soru 19 Ters İşaretli
$f(x,y)=x^2+y^2$'yi $x-y=2$ kısıtı altında minimize ediniz.
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 $f_{\text{min}}=2$
Soru 20 Kombinasyon
$f(x,y)=x^2+2y^2$'yi $x+2y=3$ kısıtı altında minimize ediniz.
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