Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Szélsőérték egy körlapon?
Nonex00
kérdése
340
Sziasztok! Az alábbi két feladatot szeretném, ha valaki elmagyarázná lépésről-lépésre. Előre is köszönöm!
1, Keressük meg f(x,y)=x^2+3y^2+2y szélsőértékeit az x^2+y^2<=9 KÖRLAPON!
2, Keressük meg f(x,y) szélsőértékeit az x^2+y^2=1 KÖRVONALON!
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
szélsőérték
0
Felsőoktatás / Matematika
Válaszok
2
Rantnad{ }
válasza
Ez csak annyit jelent, hogy a körlapon lévő pontok koordinátái játszanak csak.
Alakítsuk át az f(x;y) függvényt: x²+3*(y²+(2/3)y) = x²+3*(((y+(1/3))²-1/9) = x² + 3*(y+(1/3))² - 1/3. Nem nehéz rájönni, hogy ennek x=0 és y=-1/3 esetén van minuma, a minimum értéke -1/3. Mivel a (0;-1/3) pont rajta van a körlapon, ezért a minimumot megleltük.
Arra sem nehéz rájönni, hogy a maximum a körvonalon lesz, mivel ha a körlapon lévő pontok közül akármelyiket, például az (1;1) pontot választjuk, akkor akármelyik koordinátát növelve a függvényérték is nő. Tehát az x²+y²=9 egyenletű körrel foglalkozunk. Ha átrendezzük az egyenletet x²-re: x²=9-y², és ezt beírjuk x² helyére az f(x;y) egyenletben, akkor a 9-y²+3y²+2y=2y²+2y+9 függvényt kapjuk, ennek keressük a maximumát a [-3;3] intervallumon (azért ezen, mert ha ezen kívül keresnénk, akkor x koordinátája nem jönne ki). Nem nagy bűvésztrükk, hogy y=3 esetén lesz ennek maximuma, a függvényérték 33, és ha y=3, akkor x² = 9-3², vagyis x=0, így a (0;3) pontban lesz maximuma.
A másodikat ugyanúgy kezdjük, ahogyan az elsőt befejeztük; x² = 1-y², ezt beírjuk x² helyére:
1-y²+3y²+2y = 2y²+2y+1 = 2*(y²+y)+1 = 2*((y+1/2)²-1/4)+1 = 2(y+1/2)²-2/4+1 = 2(y+1/2)²+1/2, ahol a függvényt a [-1;1] intervallumon vizsgáljuk. Látható, hogy y=-1/2 esetén van minimuma, ekkor a függvényérték 1/2, a pont másik koordinátája:
x² = 1-(1/2)² = 1-1/4 = 3/4, vagyis x=±√3/2, tehát a függvénynek két helyen is minimuma van; a (√3/2;1/2) és a (-√3/2;1/2) pontokban.
A maximum kiszámítása szintén nem nagy varázslat, az y=1 helyen lesz, értéke 5, a másik koordináta 0, így a (0;1) pontban lesz a függvénynek maximuma.
Ha valami nem világos, nyugodtan kérdezz utána.
0
Nonex00:
"nem nehéz rájönni", "látható" pont ezek a dolgok kérdésesek nekem.. hogy honnan tudjuk, hogy ott minimum vagy maximum lesz? ha tudjuk hogy ott szélsőérték van, honnan tudjuk hogy az min vagy max?
6 éve0
Rantnad{ }
megoldása
Ha kicsit jobban megvizsgálod, lehet, hogy magadtól is rájönnél, de elmondom;
x² + 3*(y+(1/3))² - 1/3.
Az x² esetén nincs nagy talán, mivel ha x pozitív, akkor a függvényérték pozitív, ha x negatív, akkos szintén pozitív, ha 0, akkor 0, értelemszerűen ezek közül a legkisebb a 0.
3*(y+(1/3))² ugyanaz a történet; ha y>-1/3, akkor a függvényérték pozitív, ha y<-1/3, akkor ugyanúgy poiztív, ha pedig y=-1/3, akkor 0, és itt is igaz az , hogy 0<bármilyen pozitív szám.
Innen lehet tudni, hogy itt a minimum. Azt pedig onnan lehet tudni, hogy ez a minimum, hogy a 0+valami az mindig kisebb, mint a valamipozitív+valami, érthető okokból. Maximum akkor lenne, hogyha előtte negatív előjel lenne, mivel a -0+valami az mindig nagyobb, mint a -valamipozitív+valami.
2(y+1/2)²+1/2
Itt is arra hajtunk, hogy a négyzetes tag értéke 0 legyen, más különben pozitív lenne az érték, ez pedig az y=-1/2 esetén fog megvalósulni.
Eredetileg azért alakítottuk teljes négyzetté a kifejezéseket, hogy ránézésre meg lehessen mondani, hogy hol van minimuma és maximuma. A teljes négyzetté alakítás érthető? (Annak érthetőnek kell(ene) lennie, ha már kétismeretlenes függvényekkel foglalatoskodsz.)