ラグランジュの未定乗数法によって求められる極値は、最大値・最小値の候補でしかないが、有界閉集合の場合には、候補点が最大・最小点を表していると考えてよい。
(2)
のときを考える
を解くと
これは
を満たす
であるから
よって、
は
において極小値
をとる
次に
のときを考える
とする
とおくと
とすると、(i)(ii)を満たさないため
よって(i)(ii)より
(iii)に代入して整理すると
であるから
よって
(複合同順)
この2点が
が条件付きで極値をとる候補である
点
の近くでの
の陰関数を
とおき
とおく
を
で繰り返し微分すると
よって
である
であるから
よって点
で極小値
をとる
同様に
では、
であるから
よって点
で極大値
をとる
は有界閉集合で、この上で
は連続だから、
において最小値
において最大値
をとる