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ある性質Aの大きさが別の性質Bに依存する場合，性質Aの大きさが最大になるように性質Bを調節することをいう．一日の光合成量(性質A)と光合成能力(性質B)を例にとる．光合成能力を高めることは光合成量を高めることに有効であるが，多くの場合呼吸速度の上昇も伴う．過度に光合成能力を高くすると，高すぎる呼吸速度のために光合成量が低下してしまう．これらの関係を数式化すると，一日の光合成量を最大にする最適な光合成能力を計算によって得ることができる．光合成に限らず，生物のふるまいには通常メリットとデメリットが伴う．両者のバランスをうまくとり，適応度(その個体が残す子孫の数)を最大化することが，進化のうえで重要と考えられている．このような視点で生物のふるまいを説明する際に最適化理論が用いられることが多い．
