Wat zijn extrema en zadelpunten van f (x, y) = (x + y + 1) ^ 2 / (x ^ 2 + y ^ 2 + 1)?

Wat zijn extrema en zadelpunten van f (x, y) = (x + y + 1) ^ 2 / (x ^ 2 + y ^ 2 + 1)?
Anonim

Antwoord:

Uitleg:

Wij hebben:

# f (x, y) = (x + y + 1) ^ 2 / (x ^ 2 + y ^ 2 + 1) #

Stap 2 - Identificeer kritieke punten

Een kritiek punt treedt op bij een gelijktijdige oplossing van

# f_x = f_y = 0 iff (gedeeltelijke f) / (gedeeltelijke x) = (gedeeltelijke f) / (gedeeltelijke y) = 0 #

d.w.z. wanneer:

# f_x = {2 (x + y + 1) (y ^ 2-xy-x + 1)} / (x ^ 2 + y ^ 2 + 1) ^ 2 = 0 #

# => (x + y + 1) (y ^ 2-xy-x + 1) = 0 # ….. EEN

Oplossen van A en B tegelijkertijd, krijgen we een enkele oplossing:

# x = y = 1 #

Dus we kunnen concluderen dat er één kritiek punt is:

# (1,1) #

Stap 3 - Classificeer de kritieke punten

Om de kritieke punten te classificeren voeren we een test uit die vergelijkbaar is met die van één variabele calculus met behulp van de tweede partiële afgeleiden en de Hessian Matrix.

# Delta = H f (x, y) = | (f_ (x x) f_ (xy)), (f_ (yx) f_ (jjj)) | = | ((gedeeltelijke ^ 2 f) / (gedeeltelijke x ^ 2), (gedeeltelijke ^ 2 f) / (gedeeltelijke x gedeeltelijke y)), ((gedeeltelijke ^ 2 f) / (gedeeltelijke y gedeeltelijke x), (gedeeltelijke ^ 2 f) / (gedeeltelijke y ^ 2)) | = f_ (x x) f_ (jj) - (f_ (xy)) ^ 2 #

Dan afhankelijk van de waarde van #Delta#:

# {: (Delta> 0, "Er is een maximum als" f_ (xx) <0), (, "en een minimum als" f_ (xx)> 0), (Delta <0, "er is een zadelpunt"), (Delta = 0, "Verdere analyse is noodzakelijk"):} #

Met behulp van aangepaste Excel-macro's worden de functiewaarden samen met de gedeeltelijke afgeleide waarden als volgt berekend: