Mitkä ovat f (x, y) = xy + e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) ääriarvot ja satulapisteet?

Mitkä ovat f (x, y) = xy + e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) ääriarvot ja satulapisteet?
Anonim

Meillä on:

# f (x, y) = xy + e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) #

Vaihe 2 - Kriittisten pisteiden tunnistaminen

Kriittinen piste esiintyy samanaikaisesti

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

ts. kun:

# {: (f_x = y -2x e ^ (- x ^ 2-y ^ 2), = 0, … A), (f_y = x -2y e ^ (- x ^ 2-y ^ 2), = 0, … B):}} # samanaikaisesti

Mistä voimme määrittää:

# A => y -2x e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) = 0 => e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) = y / (2x) #

# B => x -2y e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) = 0 => e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) = x / (2y) #

Siksi vaadimme, että:

# y / (2x) = x / (2y) #

#:. x ^ 2 = y ^ 2 #

Sitten meillä on kaksi (ääretön taso) ratkaisua:

#:. x = + - y #

Ja niinpä päätämme, että käyrän ja kahden tason leikkauspisteiden koko pituudella on äärettömän paljon kriittisiä pisteitä #x = + - y #

Vaihe 3 - Luokittele kriittiset kohdat

Kriittisten pisteiden luokittelemiseksi suoritamme testin, joka on samanlainen kuin yhden muuttujan laskennan käyttäen toisia osittaisia johdannaisia ja Hessian Matrixia.

# Delta = Hf (x, y) = | (f_ (x x) f_ (xy)), (f_ (yx) f_ (yy)) | = | ((osittainen ^ 2 f) / (osittainen x ^ 2), (osittainen ^ 2 f) / (osittainen x osittainen y)) ((osittainen ^ 2 f) / (osittainen y osittainen x), (osittainen ^ 2 f)) / (osittainen y ^ 2)) |

# f_ (x x) f_ (yy) - (f_ (xy)) ^ 2 #

Sitten riippuen arvosta #Delta#:

# {: (Delta> 0, "Maksimi, jos" f_ (xx) <0), (, "ja vähimmäismäärä, jos" f_ (xx)> 0), (Delta <0, "satulapiste")), (Delta = 0, "lisäanalyysi on tarpeen"):} #

# Delta = {-2e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) + 4x ^ 2e ^ (- x ^ 2-y ^ 2)} {- 2e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) + 4y ^ 2e ^ (- x ^ 2-y ^ 2)} - {1 + 4xye ^ (- x ^ 2-y ^ 2)} ^ 2 #

# = e ^ (- 2 (x ^ 2 + y ^ 2)) (-8 xye ^ (x ^ 2 + y ^ 2) - e ^ (2 (x ^ 2 + y ^ 2)) 8 x ^ 2 - 8 y ^ 2 + 4) #

Meidän on harkittava merkkiä #Delta#, ja huomaamme sen # e ^ z gt 0 AA z RR: ssä, joten on vain otettava huomioon merkki:

# Delta '= -8 x y e ^ (x ^ 2 + y ^ 2) - e ^ (2 (x ^ 2 + y ^ 2)) - 8 x ^ 2 - 8 y ^ 2 + 4 #

Joten, riippuen merkistä #Delta'# Meillä on ääretön luku maxima ja satulapisteet tasoilla #X = + - y #

Tässä on kaavio toiminnosta

Ja tässä on kaavio toiminnasta, joka sisältää tasot #X = + - y #