Théorème
Soient les fonctions de classe . On suppose que admet un extremum en sous la contrainte
et que sur la contrainte.
Alors il existe (le multiplicateur de Lagrange) t.q. :
Démonstration à l’ exam
Démonstration
On suppose que . Puisque , par le théorème des fonctions implicites, on sait qu’il existe une fonction de classe au voisinage de , tel que:
Si on remplace par , on définit une fonction d’une seule variable , qui est une fonction composée.
Si est un extremum local sous contrainte, alors est un extremum local de , donc .
On calcule la dérivée par la formule de la matrice jacobienne d’une fonction composée:Si est un point d’extremum local de , alors:
On pose
Et on a donc
- Si , alors , et on a donc que et , et donc il existe un tq
- Si , alors , et donc que
Dans les deux cas le théorème reste vrai. CQFD
Théorème
Soient des fonctions de classe avec
Soit un extremum de sous les contraintes
Supposons que les gradients soient linéairement indépendants
Alors il existe tq :
Remarque
Pour trouver des candidats d’extremums locaux sous contrainte , il faut résoudre le système