\( \newcommand{\Frac}[2]{\displaystyle\frac{#1}{#2}} \)

Interaktive Lösung des Produktionsproblems

Interaktive Lösung des Produktionsproblems. Wähle die Schattenpreise so, dass alle Nebenbedingungen erfüllt sind und weder Vorzeichenrestriktionen noch die Complementary-Slackness Bedingungen verletzt werden.

Beispiel 3, interaktive Lösung

Die Lagrange-Multiplikatoren \(\lambda_1\), \(\lambda_2\), \(\lambda_3\) sowie die Produktionsmengen \(x_1\) und \(x_2\) so zu wählen, dass alle Kuhn-Tucker Bedingungen (1) bis (15) erfüllt sind, ist ohne strukturierte Vorgangsweise nicht leicht.

In der hier möglichen interaktiven Darstellung ist folgende Vereinfachung angenommen:

  • Annahme: Beide Produktionsmengen \(x_1\) und \(x_2\) sind im Optimum positiv. Daher müssen die Ungleichungen (10) bzw. (13) bindend sein, d.h., sie müssen Gleichungen sein:
  • \(\begin{array}{lcrcl} \Frac{\partial L}{\partial x_1}(\lambda^*,x^*)&=&90-3x_1^*-\lambda_1^*-\lambda_2^*&=&0,\\ \Frac{\partial L}{\partial x_2}(\lambda^*,x^*)&=&40-4x_2^*-\lambda_1^*-\lambda_3^*&=&0. \end{array}\)

    Ansonsten sind die Complementary-Slackness Bedingungen (12) bzw. (15) verletzt.

    Dieser Annahme folgend können nun für jede Wahl der Lagrange-Multiplikatoren die Produktionsmengen direkt aus der Maximierung der Lagrange-Funktion errechnet werden.

  • Siehe nebenstehende interaktive Berechnung. Für jede beliebige Einstellung der Lagrange-Multiplikatoren werden die Produktionsmengen durch die Maximierung der Lagrange-Funktion bestimmt, alle anderen Kuhn-Tucker Bedingungen werden ebenfalls ausgewertet.
  • Verletzungen der Kuhn-Tucker Bedingungen werden durch Werte in Rot verdeutlicht.
  • In der Ausgangseinstellung sind alle Lagrange-Multiplikatoren gleich 0. D.h., die Lagrange-Funktion ist gleich der ursprünglichen Gewinn-Funktion und die vorgeschlagene Lösung für die Produktionsmengen entspricht der Lösung des unbeschränkten Problems.
    Wir sehen aber auch, dass in diesem Fall die Nebenbedingungen 1 und 2 verletzt sind.
  • Mithilfe der Lagrange-Multiplikatoren \(\lambda_1\) und \(\lambda_2\) kann die Ausschöpfung der beiden Nebenbedingungen verringert werden.
  • Es ist aber nicht einfach, durch "Probieren" eine (die) optimale Lösung zu finden!

Daher ist es sinnvoll, eine strukturierte Lösung des Problems zu versuchen. Hier geht's zurück zur schrittweisen Lösung des Produktionsproblems.

Interaktive Graphik.