F(x,y)= xy + e ^( - x ^ 2-y ^ 2)的极值和鞍点是什么?

F(x,y)= xy + e ^( - x ^ 2-y ^ 2)的极值和鞍点是什么?
Anonim

我们有:

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

第2步 - 确定关键点

关键点出现在同时解决的问题上

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

即:

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

我们可以从中建立:

#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)#

因此,我们要求:

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

#:. x ^ 2 = y ^ 2#

然后我们有两个(无限平面)解决方案:

#:. x = + - y#

因此我们得出结论,在曲线和两个平面的交叉点的整个长度上存在无限多的临界点 #x = + - y#

第3步 - 对关键点进行分类

为了对临界点进行分类,我们使用第二偏导数和Hessian矩阵执行类似于一个变量微积分的测试。

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

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

然后取决于的价值 #三角洲#:

#{:(Delta> 0,“如果”f_(xx)<0则有最大值,(,“如果”f_(xx)> 0则为最小值),(Delta <0,“有一个鞍点” ),(Delta = 0,“需要进一步分析”):}#

#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)#

我们需要考虑的标志 #三角洲#我们注意到了 #e ^ z gt 0 AA z在RR#,所以只需要考虑以下标志:

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

所以,取决于标志 #三角洲'# 我们沿着飞机有一个无限数量的最大值和鞍点 #X = + - Y#

这是一个功能图

这是包括飞机在内的功能图 #X = + - Y#