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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Analysis: Extremaberechnung bei Funktion mit 2 Variablen


mobius
2010-12-29, 23:38:25
Nabend Forum,

Ausgangspunkt ist die Aufgabe: f(x,y) = x^2 + xy + y^2 -3 = 0
(oder siehe Bild)

Ich arbeite bisher immer nach diesem Regelwerk:
1. Partielle Ableitungen fx, fxx, fy, fyy und fxy aufstellen
2. fx nach y umstellen
3. in fy einsetzen, x ausrechnen
4. x in fx, y ausrechnen
5. x und y in Dreieck (ka wie das Ding wirklich heißt) -> fxx * fyy - (fxy)^2

Meine Ableitungen sind soweit richtig laut Lösung, allerdings ist die Extremaberechnung falsch. Bei anderen Beispielen funktioniert dies komischerweise.
Da fx(x,y) = 2x +y ist, erhalte ich ja y = -2x. Das hab ich in fy eingesetzt, aber da kommt x = , y = 0, was falsch ist.
In der Lösung wurde folgendes gemacht:

http://img5.imagebanana.com/img/4clizaul/thumb/loesung.JPG (http://www.imagebanana.com/view/4clizaul/loesung.JPG)
( http://www.imagebanana.com/view/4clizaul/loesung.JPG )

Bis x = +-1 kann ich ja noch folgen, aber das einsetzen in F(x,y) erscheint mir suspekt. Wie setz ich das vernünftig ein, wenn das Ergebnis plus minus ist. Bei x^2 ist es ja noch egal, aber warum ist xy ausgerechnet -1*y und nicht 1*y?
Irgendwie versteh ich die Systematik dahinter nicht. Nach dieser Verwirrung versteh ich auch die Koordinaten der Extrema nicht.

Wäre nett, wenn mir Jemand erklärt was an meinem Schema falsch ist, wie genau in der Lösung gearbeitet wurde und ob das allgemein immer so gemacht werden kann.

pest
2010-12-30, 11:11:53
Ausgangspunkt ist die Aufgabe: f(x,y) = x^2 + xy + y^2 -3 = 0
(oder siehe Bild)


Willst du nun die Nullstellen der Funktion bestimmen oder die Extrema?
Bei Letzterem würde die Aufgabe lauten f(x,y)->Min/Max!

Notwendige Bedingung für ein Extremum ist das Verschwinden des Gradienten,
also grad f(x,y)=0

Einsetzen ergibt grad f(x,y)=(2x+y,2y+x)^T=0

das ist ein Gleichungssystem mit zwei Variablen
die Lösung ist ein (globales) Minimum bei (0,0)^T (was man auch durch hinschauen sieht, da die Hessematrix positiv definit ist)
Eine quadratische Funktion kann auch nur ein Extremum besitzen. Plot (http://www.wolframalpha.com/input/?i=Plot3D[x^2%2Bx*y%2By^2-3])

globales Maximum? (http://www.wolframalpha.com/input/?i=Maximize[x^2%2Bx*y%2By^2%2B3])
globales Minimum? (http://www.wolframalpha.com/input/?i=Minimize[x^2%2Bx*y%2By^2%2B3])