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Lagrange-Multiplikator deuten

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Du liest am Multiplikator \(\lambda\) ab, wie sich der Optimalwert ändert, wenn sich die Konstante der Nebenbedingung ändert, und schätzt die Änderung mit \(-\lambda\cdot\Delta c\).

Lagrange-Multiplikator deuten

Voraussetzung: Lagrange-Verfahren

Beim Lagrange-Verfahren fällt \(\lambda\) als Nebenprodukt ab, und man könnte es nach der Rechnung vergessen. Das wäre schade, denn der Multiplikator beantwortet eine Frage, die im Betrieb oft wichtiger ist als der Optimalpunkt: Was bringt eine Einheit mehr von der knappen Ressource? Die Nebenbedingung \(g(x,y)=c\) legt fest, wie viel Kapital, Material oder Zeit zur Verfügung steht. Der größte erreichbare Wert von \(f\) hängt von \(c\) ab. Wir nennen ihn \(V(c)\). Der Multiplikator sagt, wie schnell \(V\) wächst oder fällt, wenn \(c\) sich ändert.

Das lässt sich an einem Beispiel nachrechnen. Für \(f(x,y)=x\cdot y\) unter \(x+y=c\) liegt das Maximum bei \(x=y=\frac{c}{2}\), und der größte Wert ist \(V(c)=\frac{c^2}{4}\). Seine Ableitung ist \(V'(c)=\frac{c}{2}\). Mit \(\mathcal{L}=xy+\lambda\,(x+y-c)\) folgt aus \(\mathcal{L}_x=y+\lambda=0\), dass \(\lambda=-y=-\frac{c}{2}\) ist. Der Multiplikator ist also \(-V'(c)\), das Negative der Änderungsrate des Optimalwerts.

Das gilt allgemein, wenn die Lagrange-Funktion die Form \(\mathcal{L}=f+\lambda\,(g-c)\) hat:

\[ V'(c)=-\lambda. \]

Daraus folgt die Näherung für eine kleine Änderung \(\Delta c\) der Konstanten,

\[ \Delta V\approx -\lambda\cdot\Delta c. \]

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