valores extremos y puntos de silla

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CALCULO MULTIVARIADO Y ALGEBRA LINEAL LABORATORIO VALORES EXTREMOS Y PUNTOS DE SILLA OBJETIVOS Aplicar técnicas apropiadas y herramientas tecnológicas para la comprobacion de resultados teóricos. Usar visualización,razonamiento espacial y modelación geométrica en la solución de problemas de valores extremos. VALORES EXTREMOS Elaborar la gráfica, calcular los puntos críticos,clasificarlos en máximos,mínimos o puntos silla, elaborar gráfica en una vecindad del punto crítico para corroborar resultados teóricos para la función = ( ) f , xy + + x 3 3 y 3 3 x 2 y 2 6 > with(plots): > plot3d(x^3/3+y^3/3+x^2-y^2,x=-4..4,y=-4..4,title=`Gráfica de f(x,y)`); www.siresistemas.com/clases Ing. Oscar Restrepo www.siresistemas.com/clases www.fundacionsire.org www.siresistemas.com

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Page 1: Valores Extremos y Puntos de Silla

H.Montoya.Ch

DEPARTAMENTO DE MATEMATICAS

CALCULO MULTIVARIADO Y ALGEBRA LINEAL

LABORATORIO

VALORES EXTREMOS Y PUNTOS DE SILLA

OBJETIVOSAplicar técnicas apropiadas y herramientas tecnológicas para la comprobacion de resultados teóricos. Usar visualización,razonamiento espacial y modelación geométrica en la solución de problemas de valores extremos.

VALORES EXTREMOSElaborar la gráfica, calcular los puntos críticos,clasificarlos en máximos,mínimos o puntos silla, elaborar gráfica en una vecindad del punto crítico para corroborar resultados teóricos

para la función = ( )f ,x y + + − − x3

3y3

3x2 y2 6

> with(plots):> plot3d(x^3/3+y^3/3+x^2-y^2,x=-4..4,y=-4..4,title=`Gráfica de

f(x,y)`);

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Page 2: Valores Extremos y Puntos de Silla

> f:=(x,y)->x^3/3+y^3/3+x^2-y^2-6;

:= f → ( ),x y + + − − 13

x3 13

y3 x2 y2 6

> a:=diff(f(x,y),x)=0:> b:=diff(f(x,y),y)=0:> solve({a,b},{x,y});

, , ,{ }, = x 0 = y 0 { }, = x 0 = y 2 { }, = y 0 = x -2 { }, = y 2 = x -2De acuerdo al resultado anterior la función tiene 4 puntos críticos. El siguiente esquema calcula las derivadas de segundo orden de la función,evalúa el discriminante ó Hessiano de la función.Analíselos y clasifique los valores extremos locales.

> c:=diff(f(x,y),x$2):

> d:=diff(f(x,y),y$2):> e:=diff(f(x,y),x,y): > eval(c,{x=0,y=0});

2> eval(c,{x=0,y=2});

2> eval(c,{x=-2,y=0});

-2> eval(c,{x=-2,y=2});

-2

> Hessiano:=c*d-e^2:

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> eval(Hessiano,{x=0,y=0});

-4> eval(Hessiano,{x=0,y=2});

4> eval(Hessiano,{x=-2,y=0});

4> eval(Hessiano,{x=-2,y=2});

-4A continuación observemos la gráfica de la función en una vecindad del punto (0,0).> plot3d(x^3/3+y^3/3+x^2-y^2-6,x=-0.1..0.1,y=-0.1..0.1,title=`Grá

fica de f(x,y) en una vecindad de (0,0),f(0,0) punto silla `);

Ejercicio 1

Clasifique los valores extremos para la función = ( )f ,x y + + − + x3

3y3

3x2 y2 8 , para cada

punto crítico elabore una gráfica de la función en una vecindad apropiada para corroborar resultados teóricos.

> f:=(x,y)->x^3/3+y^3/3+x^2-y^2+8;

:= f → ( ),x y + + − + 13

x3 13

y3 x2 y2 8

> a:=diff(f(x,y),x)=0:> b:=diff(f(x,y),y)=0:> solve({a,b},{x,y});

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, , ,{ }, = y 0 = x 0 { }, = y 0 = x -2 { }, = x 0 = y 2 { }, = x -2 = y 2De acuerdo al resultado anterior la función tiene 4 puntos críticos. El siguiente esquema calcula las derivadas de segundo orden de la función,evalúa el discriminante ó Hessiano de la función.Analíselos y clasifique los valores extremos locales.

> c:=diff(f(x,y),x$2):

> d:=diff(f(x,y),y$2):> e:=diff(f(x,y),x,y): > eval(c,{x=0,y=0});

2> eval(c,{x=0,y=2});

2> eval(c,{x=-2,y=0});

-2> eval(c,{x=-2,y=2});

-2

> Hessiano:=c*d-e^2:> eval(Hessiano,{x=0,y=0});

-4> eval(Hessiano,{x=0,y=2});

4> eval(Hessiano,{x=-2,y=0});

4> eval(Hessiano,{x=-2,y=2});

-4A continuación observemos la gráfica de la función en una vecindad del punto (0,0).> plot3d(x^3/3+y^3/3+x^2-y^2+6,x=-0.1..0.1,y=-0.1..0.1,title=`G

ráfica de f(x,y) en una vecindad de (0,0),f(0,0) punto silla `);

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>

Ejercicio 2Elaborar la gráfica, calcular los puntos críticos; clasificarlos en máximos, mínimos o puntos silla, elaborar gráfica en una vecindad de cada punto crítico para corroborar resultados teóricos, para la función

22

)3(),( 22 yxeyxyxf −−+=

> f:=(x,y)->(x^2+3*y^2)*exp(-x^2-y^2);

:= f → ( ),x y ( ) + x2 3 y2 e( )− − x2 y2

> a:=diff(f(x,y),x)=0:> b:=diff(f(x,y),y)=0:> solve({a,b},{x,y});

, , , ,{ }, = y 0 = x 0 { }, = y 1 = x 0 { }, = y -1 = x 0 { }, = y 0 = x 1 { }, = y 0 = x -1De acuerdo al resultado anterior la función tiene 5 puntos críticos. El siguiente esquema calcula las derivadas de segundo orden de la función,evalúa el discriminante ó Hessiano de la función.Analíselos y clasifique los valores extremos locales.

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Page 6: Valores Extremos y Puntos de Silla

> c:=diff(f(x,y),x$2):

> d:=diff(f(x,y),y$2):> e:=diff(f(x,y),x,y): > eval(c,{x=0,y=0});

2> eval(c,{x=0,y=1});

−4 e( )-1

> eval(c,{x=0,y=-1});

−4 e( )-1

> eval(c,{x=1,y=0});

−4 e( )-1

> eval(c,{x=-1,y=0});

−4 e( )-1

> Hessiano:=c*d-e^2:> eval(Hessiano,{x=0,y=0});

12> eval(Hessiano,{x=0,y=1});

48 ( )e( )-1 2

> eval(Hessiano,{x=0,y=-1});

48 ( )e( )-1 2

> eval(Hessiano,{x=1,y=0});

−16 ( )e( )-1 2

> eval(Hessiano,{x=-1,y=0});

−16 ( )e( )-1 2

A continuación observemos la gráfica de la función en una vecindad del punto (0,0).> plot3d((x^2+3*y^2)*exp(-x^2-y^2),x=0.9..1.1,y=-0.1..0.1,title

=`Gráfica de f(x,y) en una vecindad de (1,0),f(1,0) punto silla `);

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Page 7: Valores Extremos y Puntos de Silla

> plot3d((x^2+3*y^2)*exp(-x^2-y^2),x=-1.1..-0.9,y=-0.1..0.1,title=`Gráfica de f(x,y) en una vecindad de (-1,0),f(-1,0) punto silla `);

>

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-2.165364533>

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