F(x、y)= xy(1-x-y)の極値と鞍点は何ですか?

F(x、y)= xy(1-x-y)の極値と鞍点は何ですか?
Anonim

回答:

ポイント #(0,0),(1,0)#、そして #(0,1)# 鞍点です。ポイント #(1/3,1/3)# 極大点です。

説明:

拡大できます #f##f(x、y)= xy-x ^ 2y-xy ^ 2#。次に、偏導関数を見つけ、それらをゼロに設定します。

# frac { partial f} { partial x} = y-2xy-y ^ 2 = y(1-2x-y)= 0#

# frac { partial f} { partial y} = x-x ^ 2-2xy = x(1-x-2y)= 0#

明らかに #(x、y)=(0,0)、(1,0)、# そして #(0,1)# このシステムに対する解決策であり、また #f#。他の解決策はシステムから見つけることができます #1-2x-y = 0#, #1-x-2y = 0#。の最初の方程式を解く #y# の面では #バツ# 与える #y = 1-2x#これは2番目の式に代入して得ることができます #1-x-2(1-2x)= 0 => -1 + 3x = 0 => x = 1/3#。これから、 #y = 1-2(1/3)= 1-2 / 3 = 1/3# 同様に。

これらの重要な点の性質をテストするために、2次導関数を見つけます。

# frac { partial ^ {2} f} { partial x ^ {2}} = - 2y#, # frac { partial ^ {2} f} { partial y ^ {2}} = - 2x#、そして # frac { partial ^ {2} f} { partial x partial y} = frac { partial ^ {2} f} { partial y partial x} = 1-2x-2y#.

したがって、判別式は次のようになります。

#D = 4xy-(1-2x-2y)^ 2#

# 4xy (1 2x 2y 2x 4x 2 4xy 2y 4xy 4y 2)#

#= 4x + 4y-4x ^ 2-4y ^ 2-4xy-1#

最初の3つの重要なポイントを接続すると次のようになります。

#D(0,0)= - 1 <0#, #D(1,0)= 4-4-1 = -1 <0#、そして #D(0,1)= 4-4-1 = -1 <0#これらの点を鞍点にする。

最後の重要なポイントを接続すると #D(1 / 3,1 / 3)= 4/3 + 4 / 3-4 / 9-4 / 9-4 / 9-1 = 1/3> 0#。また注意してください # frac { partial ^ {2} f} { partial x ^ {2}}(1 / 3,1 / 3)= - 2/3 <0#。したがって、 #(1/3,1/3)# の極大値の位置 #f#。極大値自体が #f(1 / 3,1 / 3)= 1/27#.

下の等高線図(レベル曲線)の写真 #f# (の出力がある曲線 #f# の4つの重要な点とともに #f#.