Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

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. S.O.S holnap ZH

350
Elméletileg Lagrange multiplikátorral meglehet oldani, de nekem nem megy :/ Holnapra kéne
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Matematika

Válaszok

1
Nem kell ehhez Lagrange-multiplikátor. A kör egyenletéből `y^2=1-x^2`, ezt behelyettesítve a függvénybe a probléma immár egyváltozós: `f(x)=x^3-x^2+1`.

A deriváltak:
`f'(x)=3x^2-2x`
`f''(x)=6x-2`

Az `f'(x)=0` egyenlet megoldásai `x_1=0` és `x_2=2/3`. Mivel `f''(0)=-2` és `f''(2/3)=2`, a `0`-nál maximum, a `2/3`-nál pedig minimum van.

Arról sem szabad megfeledkezni, hogy az értelmezési tartomány korlátos, `x in [-1, 1]`, ezért a végpontokat is meg kell néznünk: `x_3=-1` `x_4=1`.

Az `x`-ekhez tartozó `y`-ok rendre `pm sqrt(1-0^2)=pm 1`, `pm sqrt(1-(2/3)^2)=pm sqrt(5)/3`, `0` és `0`. Tehát a szélsőértékek:

`f(0, 1)=1` - maximum

`f(0, -1)=1` - maximum

`f(2/3, sqrt(5)/3)=23/27` - lokális minimum

`f(2/3, -sqrt(5)/3)=23/27` - lokális minimum

`f(-1, 0)=-1` - minimum

`f(1, 0)=1` - maximum




Ha mindenképp Lagrange-multiplikátorral szeretnéd megoldani, akkor a Lagrange-függvény:

`L(x,y,lambda)=x^3+y^2+lambda(x^2+y^2-1)`

A gradiensének nullának kell lennie:

`grad L =[[3x^2+2 lambda x], [(2 lambda+2)y],[x^2+y^2-1]]=\mathbf{0}`

Az első egyenletnek `x=0` megoldása. A harmadik egyenletből ekkor `y=pm 1`.

Hasonlóan, a második egyenletnek `y=0` megoldása. A harmadik egyenletből ekkor `x=pm 1`.

Ha `x ne 0` és `y ne 0`, akkor a második egyenletből `2lambda+2=0`, vagyis `lambda=-1`. Az első egyenletből pedig `3x+2lambda=0`, innen `x=-2/3 lambda=2/3`. Végül az utolsó egyenletből `y=pm sqrt(1-(2/3)^2)``=``pm sqrt(5)/3`.

Visszakaptuk tehát a fenti eseteket. Persze a teljes megoldáshoz hozzá tartozna, hogy megvizsgáljuk a Lagrange-függvény Hesse-mátrixának determinánsát ezekben a pontokban:

`det \mathbf{H}=|[6x+2lambda, 0, 2x],[0, 2lambda+2, 2y],[2x, 2y, 0]|=...`
1