Ποια είναι τα σημεία ακραίας και σέλας του f (x, y) = 2x ^ 3 + xy ^ 2 + 5x ^ 2 + y ^ 2?

Ποια είναι τα σημεία ακραίας και σέλας του f (x, y) = 2x ^ 3 + xy ^ 2 + 5x ^ 2 + y ^ 2?
Anonim

Απάντηση:

((-1, -2), "σέλα"), ((-1,2), "σέλα" "), ((-5 / 3,0)," max "):} #

Εξήγηση:

Η θεωρία για την αναγνώριση των ακραίων τιμών # z = f (χ, γ) # είναι:

  1. Επιλύστε ταυτόχρονα τις κρίσιμες εξισώσεις

    # (μερική f) / (μερική x) = (μερική f) / (μερική y) = 0 # (δηλ # z_x = z_y = 0 #)

  2. Αξιολογώ (yy) και f_ (xxy) (= f_ (yx)) # f_ (xx), f_ (yy) σε καθένα από αυτά τα κρίσιμα σημεία. Ως εκ τούτου αξιολογεί # Delta = f_ (χχ) f_ (yy) -f_ (xy) ^ 2 # σε κάθε ένα από αυτά τα σημεία
  3. Προσδιορίστε τη φύση των ακραίων?

    (Delta> 0, "Υπάρχει ελάχιστο εάν" f_ (xx) <0), ("και μέγιστο if" f_ (yy)> 0)), (Δέλτα = 0, "Περαιτέρω ανάλυση είναι απαραίτητη"):} #

Έτσι έχουμε:

# f (x, y) = 2x ^ 3 + xy ^ 2 + 5x ^ 2 + y ^ 2 #

Ας βρούμε τα πρώτα μερικά παράγωγα:

# (μερική f) / (μερική χ) = 6x ^ 2 + y ^ 2 + 10x #

# (μερική f) / (μερική y) = 2xy + 2y #

Έτσι οι κρίσιμες εξισώσεις μας είναι:

# 6x ^ 2 + y ^ 2 + 10x = 0 #

# 2xy + 2y = 0 #

Από τη δεύτερη εξίσωση έχουμε:

# 2y (x + 1) = 0 => x = -1, γ = 0 #

Subs # x = -1 # στην πρώτη εξίσωση και έχουμε:

# 6 + y ^ 2-10 = 0 => y ^ 2 = 4 => y = + - 2 #

Subs # y = 0 # στην πρώτη εξίσωση και έχουμε:

# 6x ^ 2 + 0 ^ 2 + 10x = 0 => 2x (3x + 5) = 0 =

Και έτσι έχουμε τέσσερα κρίσιμα σημεία με συντεταγμένες.

# (-1,-2), (-1,2), (0,0), (-5/3,0) #

Τώρα, λοιπόν, ας δούμε το δεύτερο μερικό παράγωγο ώστε να μπορέσουμε να προσδιορίσουμε τη φύση των κρίσιμων σημείων:

# (μερική ^ 2f) / (μερική x ^ 2) = 12x + 10 #

(μερική ^ 2f) / (μερική y ^ 2) = 2x + 2 #

# (μερική ^ 2f) / (μερική x μερική y) = 2y (= (μερική ^ 2f) /

Και πρέπει να υπολογίσουμε:

= (Μερική ^ 2f) / (μερική x ^ 2) (μερική ^ 2f) / (μερική y ^ 2)

σε κάθε κρίσιμο σημείο. Οι τιμές των δεύτερων μερικών παραγώγων, #Δέλτα#, και το συμπέρασμα είναι τα εξής:

(Μερική ^ 2f) / (μερική x ^ 2), (μερική ^ 2f) / (μερική y ^ 2) "("), ((0,0), 10,2,0, gt0, f_ (xx)> 0 => "min"), ((-1,2), - 2,0,4, lt 0, "σέλα"), ((-5 / 3,0), -10, -4 / 3,0, gt0, f_ (xx) <0 => "max"):} #

Μπορούμε να δούμε αυτά τα κρίσιμα σημεία αν κοιτάξουμε ένα τρισδιάστατο οικόπεδο: