Mik az f (x, y) = xy + e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) szélsőséges és nyeregpontjai?

Mik az f (x, y) = xy + e ^ (- x ^ 2-y ^ 2) szélsőséges és nyeregpontjai?
Anonim

Nekünk van:

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

2. lépés - A kritikus pontok azonosítása

Kritikus pont fordul elő a

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

azaz amikor:

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

Ebből megállapíthatjuk:

# 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) #

Ezért megköveteljük, hogy:

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

#:. x ^ 2 = y ^ 2 #

Ezután két (végtelen sík) megoldásunk van:

#:. x = + - y #

És így arra következtetünk, hogy a görbe és a két sík metszéspontja mentén végtelen sok kritikus pont van. #x = + - y #

3. lépés - A kritikus pontok osztályozása

A kritikus pontok osztályozásához a második részleges származékokat és a Hesseni mátrixot használva egy változó számításhoz hasonló tesztet végzünk.

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

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

Ezután az értéktől függően #Delta#:

# {: (Delta> 0, "Maximális, ha" f_ (xx) <0), (, "és minimum, ha" f_ (xx)> 0) (Delta <0, "van nyeregpont")) (Delta = 0, "További elemzés szükséges"):} #

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

Figyelembe kell vennünk a jelet #Delta#, és ezt megjegyezzük # e ^ z gt 0 AA z RR-ben, ezért csak az alábbiakat kell figyelembe venni:

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

Tehát, a jeltől függően #Delta'# végtelen számú maxima és nyeregpont van a síkok mentén #X = + - y #

Itt van egy függvény ábrája

És itt van egy diagram a függvényekről, beleértve a síkokat is #X = + - y #