Extrema von mehrdimensionalen Funktionen
Frage: Extrema von mehrdimensionalen Funktionen(6 Antworten)
f: R² -> R mit f(x,y) = x³ + y³ -3xy Ich soll alle kritischen Punkte und lokalen Extrema berechnen. Also erstmal Gradienten bilden: grad(f(x,y)) = 3*(x²-y, y²-x) Nun gilt ja: grad(f(x,y)) = 0 zu bestimmen. Doch kriege ich dort ja: x = +- sqrt(y) und y = +- sqrt(x) heraus. Setze ich jetzt einfach für x einen Wert ein oder gehe ich damit weiter: D²f(x,y) = 3* (2x, -1; -1,2y) Und nun unteresuche ich: D²f(+-sqrt(y),+-sqrt(y)) oder wie gehe ich weiter vor? |
Frage von shiZZle | am 19.06.2012 - 21:53 |
Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 19.06.2012 - 22:15 |
Ich lerne das ja auch gerade erst. Also sry, falls ich jetzt auch irgendwelche Fehler reinhaue. "x = +- sqrt(y) und y = +- sqrt(x)": Kann man hier nicht einfach die eine Gleichung in die andere einsetzen? Wichtig ist aber auf jeden Fall, dass du schreibst, das x,y ¤ IR{0}. Du sollst die Extrema ja nicht für Einzelfälle betrachten, sondern i.A. Wie kommst du auf: D²f(+-sqrt(y),+-sqrt(y)) ? Du hast doch deine D²f(x,y) richtig definiert, nämlich als 3*(2x, -1; -1, 2y). Aber dein D²f ist immer noch eine Matrix. Wieso fällt bei dir denn die -1 jeweils weg? Du musst nun gucken, ob die D²f(x0) positiv definit => isoliertes Minimum negativ definit => isoliertes Maximum ist. Sollte die Matrix indefinit sein, befindet sich an der Stelle ein Sattelpunkt. |
Antwort von shiZZle | 19.06.2012 - 22:20 |
Zitat: Das ist mein Punkt, den ich untersuchen will. Da fällt schon nichts weg ^^ das ist nur D²f an der Stelle +-sqrt(y). Naja wenn ich das gleichsetze kommt aber etwas sehr komisches ^^ Und wieso x,y aus R ohne 0? x² = y und y² = x Setze ich zweite in die erste ein: x^4 = x <=> x^4 - x = 0 => x(x^3-1) = 0 => x1 = 0 => x^3 -1 = 0 => x2 = 1 |
Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 19.06.2012 - 22:36 |
"Das ist mein Punkt, den ich untersuchen will. Da fällt schon nichts weg ^^ das ist nur D²f an der Stelle +-sqrt(y)." Ah, ok ^^ "Und wieso x,y aus R ohne 0?" Kann man die Wurzel aus Null ziehen? "x^4 = x <=> x^4 - x = 0 => x(x^3-1) = 0 => x1 = 0 => x^3 -1 = 0 => x2 = 1" Ich würde so vorgehen: x^4=x <=> x^3=1 <=> x=dritte sqrt(1) <=> x=1 Das wiederum eingesetzt in y=sqrt(x) y=sqrt(1) <=> y=1 => Grad(f(1,1))=0 Edit: gut, dann kann man forall x,y ¤ IR{0} natürlich weglassen ;-) |
Antwort von shiZZle | 19.06.2012 - 23:23 |
so gut bis dahin habe ich das ja auch. Also muss ich nun die Hesse Matrix aufstellen. D²f(x,y) = 3* (2x, -1; -1,2y) Und die will ich ja in (1,1) untersuchen. Also kommt da raus: D²(1,1) = 3* (2,-1;-1, 2) = (6, -3; -3; 6) Davon die Eigenwerte: cp(t) = det(6-t, -3; -3; 6-t) = (6-t)² - 9 = 27 -12t +t² Davon die Nulstellen: t1 = 3, t2 = 9 Also Matrix ist positiv definit => Hochpunkt in (1,1) an der Stelle -1 ABER es gilt doch auch: grad(f(0,0)) = 0 oder täusche ich mich? Dann hätte ich dort auch noch einen kritischen Punkt. Also müsste ich: D²f(0,0) = 3* (0, -1; -1,0) = (0,-3;-3;0) EW berechnen: cp(s) = det(-s,-3;-3,-s) = s² -9 und dann würde ich bekommen: s1 = 3 s2 = -3 Also ist die Matrix indefinit. Müsste ich nicht jetzt weiter untersuchen, weil mir das keine Auskunft gibt? PS: Zitat: Hier muss man doch sagen x,y ohne 0, sonst teilst du hier durch 0 ^^ |
Antwort von v_love | 19.06.2012 - 23:29 |
"Müsste ich nicht jetzt weiter untersuchen, weil mir das keine Auskunft gibt?" ne, ist die matrix an einer kritischen stelle x indefnit, so ist x kein lokales extremum. sieht man auch, wenn man taylor´t; das vorzeichen von dem restglied hängt dann echt von der richtung ab, mit der man sich x annähert. |
Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 19.06.2012 - 23:32 |
"Zitat: Ich würde so vorgehen: x^4=x <=> x^3=1 <=> x=dritte sqrt(1) <=> x=1 Hier muss man doch sagen x,y ohne 0, sonst teilst du hier durch 0 ^^ " Klar, stimmt ja, also doch hinschreiben, dass x,y ¤ IR{0}, zumindest für die Berechnung. ^^ Aber denk dran, dass es :x in der Mathematik nicht mehr gibt :-D das heißt doch jetzt * 1/x Klar kann auf Grad(f(0,0))=0 sein bzw ist es ja ;-) In meiner ersten Antwort hatte ich bereits geschrieben, dass wenn deine Hesse-Matrix semidefinit ist, du einen Sattelpunkt hast. Du hast also sehr wohl eine Aussage darüber getroffen, ob es ein lokales Extrema ist, oder nicht ;-) |
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