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Tutorium Mathematik 2


Extremwerte und Sattelpunkte von mehreren Variablen - Lösungen



4.1 Untersuchen Sie die Funktion z=f(x,y) = 4x^2-31x+y^2+16x-5xy+7 mittels notwendiger und hinreichender Kriterien auf die Existenz lokaler Extrempunkte und/oder Sattelpunkte und geben Sie diese ggf. an.

Lösung:

zx=8x-31-5y
zy=2y+16-5x
zxx=8
zyy=2
zxy=-5

Notwendig für EW: zx=zy=0

zx=0 -> 8x-5y=31 (I)
zy=0 -> zx=0 (II)
2(I)+5(II): -9x=-18
x=2
aus (II): 2y=5x-16=10-16
2y=-6
y=-3
-> in P(2;-3) könnte z=f(x,y) lokale EW besitzen
zxx(P)=8>0
zyy(P)=2>0
->wenn EW, dann lokales Minimum

Dazu muss aber auch noch das hinreichende Kriterium passen:

zxx*zyy>z^^2xy
zxy(P)=-5
-> 8*2>25 bzw. 16>25-> falsche Aussage, hinreichendes Kriterium nicht erfüllt

z-Wert: z=16-62+9-48+30+7=16-64
z=-48

Es existiert kein EW, sondern ein Sattelpunkt an (x;y;z)=(2;-3;-48)


4.2 Gegeben ist die Funktion z=f(x,y)=(x+1)ln(y-2)
Untersuchen Sie die Funktion nach lokalen Extremwerten!

zx=ln(y-2)
zx=0
y=3
zy=(x+1)/(y-2)
zy=0
x=-1
zxx=0
zxx(-1;3)=0
zyy=-(x+1)/(y-2)^2
zyy(-1;3)=0
zxy=1/(y-2)
zxy(-1;3)=1
-> (zxy)^2>zyyzxx -> Sattelpunkt an (-1;3)


4.3 Untersuchen Sie folgende Funktion auf Extrem- und Sattelpunkte: z=f(x,y)=3x^2-2x√y+y-8x+5

Lösung:

zx=6x-2√y-8
zy=-xy^-1/2+1=-x/√y+1
zxx=6
zyy=1/2xy^-3/2= x/2√y^3
zxy=-1/√y

Notwendig für EW: zx=zy=0
zx=0
6x-2√y=8 (I)
zy=0
x=√y (II)
(II) in (I): 6√y-2√y=8
4√y=8
√y=2->y=4




PDF Dokument Lösungen Extremwerte und Sattelpunkte



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