Jaké jsou extrémy a sedlové body f (x, y) = xy (e ^ (y ^ 2) -e ^ (x ^ 2))?

Jaké jsou extrémy a sedlové body f (x, y) = xy (e ^ (y ^ 2) -e ^ (x ^ 2))?
Anonim

Odpovědět:

# {: ("Kritický bod", "Závěr"), ((0,0,0), "sedlo"):} #

Vysvětlení:

Teorie identifikovat extrémy # z = f (x, y) # je:

  1. Vyřešte současně kritické rovnice

    # (částečný f) / (částečný x) = (částečný f) / (částečný y) = 0 t (tj # f_x = f_y = 0 #)

  2. Vyhodnotit #f_ (x x), f_ (yy) a f_ (xy) (= f_ (yx)) # v každém z těchto kritických bodů. Proto hodnotit # Delta = f_ (x x) f_ (yy) -f_ (xy) ^ 2 # v každém z těchto bodů
  3. Určete povahu extrému;

    # {: (Delta> 0, "Existuje minimum, pokud" f_ (xx) <0), (, "a maximum, pokud" f_ (yy)> 0), (Delta <0, "je sedlový bod"), (Delta = 0, je nutná další analýza):} #

Takže máme:

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

# "" = xye ^ (y ^ 2) - xye ^ (x ^ 2) #

Najdeme první dílčí deriváty:

# (částečný f) / (částečný x) = ye ^ (y ^ 2) + {(-xy) (2xe ^ (x ^ 2)) + (-y) (e ^ (x ^ 2))} # #

# ye ^ (y ^ 2) -2x ^ 2ye ^ (x ^ 2) -ye ^ (x ^ 2) #

# (částečný f) / (částečný y) = {(xy) (2ye ^ (y ^ 2)) + (x) (e ^ (y ^ 2))} - xe ^ (x ^ 2) #

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

Takže naše kritické rovnice jsou:

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

# 2xy ^ 2e ^ (y ^ 2) + xe ^ (y ^ 2) - xe ^ (x ^ 2) = 0 => x (2y ^ 2e ^ (y ^ 2) + e ^ (y ^ 2) - e ^ (x ^ 2)) = 0 #

Z těchto rovnic máme:

# y = 0 # nebo # e ^ (y ^ 2) -e ^ (x ^ 2) = 2x ^ 2e ^ (x ^ 2) #

# x = 0 # nebo # e ^ (y ^ 2) - e ^ (x ^ 2) = -2y ^ 2e ^ (y ^ 2) #

Jediné současné řešení je # x = y = 0 #

A tak máme jeden kritický bod na počátku

Podívejme se tedy nyní na druhé dílčí deriváty, abychom mohli určit povahu kritického bodu (cituji tyto výsledky):

# (částečný ^ 2f) / (částečný x ^ 2) = -4x ^ 3ye ^ (x ^ 2) -6xye ^ (x ^ 2) #

# (částečný ^ 2f) / (částečný y ^ 2) = 4xy ^ 3e ^ (y ^ 2) + 6xye ^ (y ^ 2) #

# (částečný ^ 2f) / (částečný x částečný y) = e ^ (y ^ 2) -e ^ (x ^ 2) -2x ^ 2e ^ (x ^ 2) + 2y ^ 2e ^ (y ^ 2) t (= (částečný ^ 2f) / (částečný y částečný x)) #

A musíme spočítat:

# Delta = (částečný ^ 2f) / (částečný x ^ 2) (částečný ^ 2f) / (částečný y ^ 2) - ((částečný ^ 2f) / (částečný x částečný y)) ^ 2 #

v každém kritickém bodě. Druhé dílčí hodnoty derivace, #Delta#a závěry jsou následující:

# {: ("Kritický bod", (částečný ^ 2f) / (částečný x ^ 2), (částečný ^ 2f) / (částečný y ^ 2), (částečný ^ 2f) / (částečný x částečný y), Delta, "Závěr"), ((0,0,0), 0,0,0, = 0, "včetně":} #

Takže po té práci je poněkud zklamáním, že se dostaneme k inkluzívnímu výsledku, ale pokud zkoumáme chování kolem kritického bodu, můžeme snadno zjistit, že je to sedlový bod.

Tyto kritické body vidíme, když se podíváme na 3D graf: