7 Extremvärden med bivillkor, obegränsade områden

Relevanta dokument
5 Lokala och globala extremvärden

Optimering med bivillkor

Kap Globala extremvärden, extremproblem med bivillkor.

Tentan , lösningar

x ( f u 2y + f v 2x) xy = 24 och C = f

Problem inför KS 2. Problem i matematik CDEPR & CDMAT Flervariabelanalys. KTH -matematik

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

Optimering, exempel. Funktionens enda stationära punkt är alltså origo. Den ligger också i det inre av mängden.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

av envariabelfunktionen g(t) och flervariabelfunktionen t = h(x, y) = x 2 + e y.)

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

Bestäm ekvationen för det plan som går genom punkten (1,1, 2 ) på kurvan och som spänns

SF1626 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

Flervariabelanalys E2, Vecka 3 Ht08

Tentamen i TATA43 Flervariabelanalys

Tentamen i tmv036c och tmv035c, Analys och linjär algebra C för K, Kf och Bt A =, = det(a λi) = e 2t + c 2. x(t) = c 1. = c 1.

Sätt t = (x 1) 2 + y 2 + 2(x 1). Då är f(x, y) = log(t + 1) = t 1 2 t t3 + O(t 4 ) 1 2 (x 1) 2 + y 2 + 2(x 1) ) 2 (x 1) 2 + y 2 + 2(x 1) ) 3

Optimering med bivillkor

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösning till kontrollskrivning 1A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. 1. En svängningsrörelse beskrivs av

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

Tentamen: Lösningsförslag

Repetition, Matematik 2 för lärare. Ï x + 2y - 3z = 1 Ô Ì 3x - y + 2z = a Ô Á. . Beräkna ABT. Beräkna (AB) T

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer).

har ekvation (2, 3, 4) (x 1, y 1, z 1) = 0, eller 2x + 3y + 4z = 9. b) Vi söker P 1 = F (1, 1, 1) + F (1, 1, 1) (x 1, y 1, z 1) = 2x + 3y + 4z.

(x + 1) dxdy där D är det ändliga område som begränsas av kurvorna

Lösningar till tentamen i Matematik 2, 5B1116, för E och ME samt 5B1136 för I den 1 mars 2004.

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

x +y +z = 2 2x +y = 3 y +2z = 1 x = 1 + t y = 1 2t z = t 3x 2 + 3y 2 y = 0 y = x2 y 2.

Tentamen : Lösningar. 1. (a) Antingen har täljare och nämnare samma tecken, eller så är täljaren lika med noll. Detta ger två fall:

Institutionen för matematik SF1626 Flervariabelanalys. Lösningsförslag till tentamen Måndagen den 5 juni 2017 DEL A

Provtentamen i Matematik 2, 5B1116, för B,E,I,IT,M,Media och T, ht 2001

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A. r cos t + (r cos t) 2 + (r sin t) 2) rdrdt.

Preliminärt lösningsförslag till del I, v1.0

Figur 1: Postföretagets rektangulära låda, definitioner.

SF1646 Analys i flera variabler Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

1. Beräkna hastigheten, farten och accelerationen vid tiden t för en partikel vars rörelse beskrivs av r(t) = (2 sin t + cos t, 2 cos t sin t, 2t).

SF1661 Perspektiv på matematik Tentamen 24 oktober 2013 kl Svar och lösningsförslag. z 11. w 3. Lösning. De Moivres formel ger att

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

Optimalitetsvillkor. Optimum? Matematisk notation. Optimum? Definition. Definition

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

2 Funktioner från R n till R m, linjära, inversa och implicita funktioner

1. Bestäm definitionsmängden och värdemängden till funktionen f(x,y) = 1 2x 2 3y 2. Skissera definitionsmängden, nivålinjerna och grafen till f.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

= ( 1) xy 1. x 2y. y e

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Skrivtid: Lösningar ska åtföljas av förklarande text. Hjälpmedel: formelsamling och manuella skrivdon. 1. Lös ekvationen z 4 = 16i.

Uppgifter inför KS4 den 11 april Matematik II för CL. SF1613.

1. För vilka värden på konstanterna a och b är de tre vektorerna (a,b,b), (b,a,b) och (b,b,a) linjärt beroende.

( ) = 2x + y + 2 cos( x + 2y) omkring punkten ( 0, 0), och använd sedan detta ( ).

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik Lösningsförslag till del I

Institutionen för matematik KTH. Tentamensskrivning, , kl B1210 och 5B1230 Matematik IV, för B, M, och I.

Sammanfattning av ordinära differentialekvationer

x (t) = 2 1 u = Beräkna riktnings derivatan av f i punkten a i riktningen u, dvs.

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

Optimeringsproblem. 1 Inledning. 2 Optimering utan bivillkor. CTH/GU STUDIO 6 TMV036c /2015 Matematiska vetenskaper

v0.2, Högskolan i Skövde Tentamen i matematik

Antag att du går rakt norrut i ett bergslandskap. Ibland går du uppför, ibland nerför men hela tiden rakt mot norr. Vi kallar detta bäring 0.

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 21 mars 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

Övningar till Matematisk analys III Erik Svensson

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf

Komposanter, koordinater och vektorlängd Ja, den här teorin gick vi igenom igår. Istället koncentrerar vi oss på träning inför KS3 och tentamen.

Lösningsförslag till tentamen i SF1861 Optimeringslära för T. Onsdag 25 augusti 2010 kl

Tentamen i matematik. f(x) = ln(ln(x)),

TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

y + 1 y + x 1 = 2x 1 z 1 dy = ln z 1 = x 2 + c z 1 = e x2 +c z 1 = Ce x2 z = Ce x Bestäm den allmänna lösningen till differentialekvationen

Uppgiftshäfte Matteproppen

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Kontrollskrivning 1A

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE , kl

TNA001- Matematisk grundkurs Tentamen Lösningsskiss

1. Beräkna och klassificera alla kritiska punkter till funktionen f(x, y) = 6xy 2 2x 3 3y 4 2. Antag att temperaturen T i en punkt (x, y, z) ges av

f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) f(x, y, z) = (x 2 + yz, y 2 x ln x) 3. Beräkna en vektor som är tangent med skärningskurvan till de två cylindrarna

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 29 augusti 2005

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

= e 2x. Integrering ger ye 2x = e 2x /2 + C, vilket kan skrivas y = 1/2 + Ce 2x. Här är C en godtycklig konstant.

Lösning till tentamen i SF1633 Differentialekvationer I för BD, M och P, , kl

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

Tentamen Matematisk grundkurs, MAGA60

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Lösningsförslag till tentamen i SF1861 Optimeringslära för T. Torsdag 28 maj 2010 kl

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

Institutionen för Matematik. SF1625 Envariabelanalys. Lars Filipsson. Modul 1

Transkript:

Nr 7, 1 mars -5, Amelia 7 Extremvärden med bivillkor, obegränsade områden Största och minsta värden handlar om en funktions värdemängd. Värdemängden ligger givetvis mellan det största och minsta värdet, så en fråga om en funktions värdemängd är ofta en fråga om största och minsta värden. Exempel 1 Vad är värdemängden för funktionen f(x, y) = x y 1+x 4 + y 4? Lösning: Frågan är vad som är största och minsta värde för f. Vilka är de stationära punkterna? = fx = x y x 1+x 4 + y 4 = x(1 + x4 + y 4 ) 4x 3 (x y ) (1 + x 4 + y 4 ) = x y4 x 4 +x y +1 (1 + x 4 + y 4 ), och på liknande sätt = fy = x y y 1+x 4 + y 4 =y x4 y 4 +x y +1 (1 + x 4 + y 4 ). Så vi alla stationära punkter uppfyller Vi får fyra möjligheter: x(y 4 x 4 +x y +1) = y(x 4 y 4 +x y +1) =. A : C : ½ ½ x = y y = B: 4 x 4 +x y +1= y = ½ ½ x = y x 4 y 4 +x y +1= D: 4 x 4 +x y +1= x 4 y 4 +x y +1=. IfallAharvi(, ) med värdet f(, ) = 1++ =. I fall B får vi genom att sätta in y =ekvationen x 4 +1=, alltså x =1och x = 1. Här har vi värdena f(±1, ) = 1 1+1+ = 1. I fall C får vi på analogt sätt punkterna (, ±1), som ger värdena 1. I fall D kan vi summera de två ekvationerna för att få förenklingar. Det ger x y +1= som saknar lösningar ty VL är alltid >. 1

Funktionen är kontinuerlig, så den antar alla värden mellan minimat 1 och maximat 1. Med polära koordinater kan vi se att f(r cos v, r sin v) = r cos v r sin v 1+r 4 cos 4 v + r 4 sin 4 {byt 1 mot } v = r cos v r sin v +r 4 cos 4 v + r 4 sin 4 v 1 cos v +sin v r cos 4 v +sin 4 v 1 1+1 r cos 4 v +sin 4 v 8 r. Den sista olikheten är sann om vi lyckas visa att 1 cos 4 v +sin 4 v 4, dvs cos 4 v +sin 4 v 1 4. Enklast är väl att ta bort den minsta termen, dvs cos 4 v +sin 4 v max(cos 4 v, sin 4 v) som är minimalt när de är lika: cos 4 v =sin 4 v. Det ger cos v = 1 =sinv, så Så cos 4 v +sin 4 v max(cos 4 v, sin 4 v)= 1 4. f(r cos v, r sin v) 8 r oberoende av vinkeln v. Så utanför en cirkel med radie r har funktionen ingenstans värden större än 8 r. Så om 8 r < 1, dvs utanför cirkeln r =, så har vi säkert f(x, y) < 1 (kanske ännu närmare noll). Därmed är 1 respektive 1 funktionens största och minsta värden. Svar: V f =[ 1, 1 ].

y.5 1.5 -.5-1.5 1.5.5 x -1.5 -.5 Nivåkurvor x y 1+x 4 +y 4 = 1 3,, 1 3. 7.1 Extremvärden med bivillkor 7.1.1 Två dimensioner Betrakta följande maximeringsgproblem: max(f(x, y)) g(x, y) = där f och g är kontinuerligt deriverbara funktioner. Här är g(x, y) =ett bivillkor som punkterna (x, y) måste uppfylla. Som beskrivits i exempel i slutet på Nr 6 finns här huvudsakligen tre metoder: 1. Lös ut bivillkoret och sätt in det i funktionen. Ej alltid möjligt. En variabel elimineras. Exempel: från f(x, y) till f(x, 1 x ) endast en variabel x.. Parametrisera bivillkoret. Ej alltid möjligt. En variabel elimineras. Exempel.: från f(x, y) till f(cos v, sin v) endast en variabel v. 3. Lagranges multiplikatormetod. Mest generell. Här får vi problemet fx (x, y) = λg x (x, y) fy(x, y) = λgy(x, y) g(x, y) = att lösa. Extremvärdena finns i denna lösningsmängd. Ofta kan man genast eliminera λ. 3

Vi får alltså en extra variabel λ, vi har tre ekvationer och tre variabler. De två första ekvationerna säger att funktionens gradient måste ha samma riktning som en normal till bivillkorsfunktionen, annars kan vi inte ha något extremvärde. Exempel (85) Sök största och minsta värdet av x +y då x 4 y +x y 4 =. Lösning: Här kan vi lösa ut en variabel, ty x 4 y + x y 4 = är en andragradsekvation i (t.ex.) x. Det ger (x ) +(x )y y = med lösningarna x = y ± s y 4 4 + y, dvs v s u x = ± t y ± y 4 4 + y. Så om y så går x. Det betyder att funktionen x + y inte kan vara uppåt begränsad. Den är nedåt begränsad av, men kanske detta inte är begränsningen under bivillkoret. Vi räknar med Lagranges metod. Med f(x, y) =x + y och g(x, y) =x 4 y + x y 4 får vi gradienterna Så Lagranges villkor är f = (x, y) och g = (4x 3 y +xy 4, x 4 y +4x y 3 ). x = λ(4x 3 y +xy 4 ) y = λ(x 4 y +4x y 3 ) x 4 y + x y 4 = (bivillkoret självt är ett viktigt villkor). Förenklingar ger x(λ(4x y +y 4 ) ) = y(λ(4x y +x 4 ) ) = x 4 y + x y 4 =. En lösning till de två första ekvationerna är x = y =, vilken dock inte satisfierar bivillkoret. 4

x =insatt i (λ(4x y +x 4 ) ) ger inte noll, så även denna kombination ger inte någon möjlighet. Kvar är λy (4x +y ) = λx (4y +x ) = x 4 y + x y 4 =. Division av de två första ekvationerna eliminerar λ : Division med x y ger alltså med r = y x y (4x +y )=x (4y +x ). 4+( y x ) =4+( x y ), r = 1 r. Således är r = ±1. Insättning av y = ±x ger ekvationerna 6λx 4 = x 6 =. Således är x = ±1 och y = ±1. Detta ger f(±1, ±1) = 1 + 1 =. Svar: Minsta värde är. Funktionen har inget största värde. Man kan i figuren se att nivåkurvan svarande mot f =tangerar bivillkorskurvan, i enlighet med Lagranges villkor. 5 y 4 3 1-5 -4-3 - -1 1 3 4 5-1 x - -3-4 Bivillkor (tjock) och nivåkurvor f = 1,, 3 (tunna). -5 5

Exempel 3 (831) Har ekvationssystemet x 3 +3x + y 3 +3y = 7 någon lösning? x + y = 1 Lösning: Undersök om funktionen f(x, y) =x 3 +3x + y 3 +3y tar värdet 7 på cirkeln x + y = 1. Här kan vi parametrisera med ( 1 cos v, 1 sin v), men enklare kalkyler ger nog Lagranges metod: 3x +3 = λx 3y +3 = λy x + y = 1. Divison av de två första ekvationerna ger y(3x +3)=x(3y +3), och differensen ger 3(x y)(x + y λ) =. Om vi har y = x från det andra bivillkoret får vi x = 1 4, så x = ± 1 = y. Här har vi värdena f( 1, 1 )= 1 8 + 3 4 + 1 8 + 3 4 = 7 4 och ( 1, 1 )= 7 4. Eftersom 7 inte ligger i intervallet [ 7 4, 7 4 ] kan vi inte (ännu) svara ja på frågan. Antag nu att x + y =λ. Vi får genom att addera de två första ekvationerna ochsättaindentredje: 3 +3=λ(x + y), dvs 9 =4λ, alltså λ = 3. Insatt i 3x +3=λx ger detta 3x 3 x +3 =, x 1 x +1 =, x = r 1 1 ± 8 1 som inte har reella lösningar. Således tar funktionen sina värden i intervallet [ 7 4, 7 4 ],ocheftersom 7 inte tillhör detta intervall har ekvationssystemet inte någon lösning. Svar: Nej. 6

y.5 1.5 -.5-1.5 1.5.5 x -1.5 -.5 Nivåkurva f = 7 (smal), bivillkor (tjock). 7.1. Tre dimensioner, ett bivillkor I tre variabler och ett bivillkor får vi problemet max(f(x, y, z)) g(x, y, z) =. Lagranges metod ger då de fyra ekvationerna f x = λg x f y = λg y fz = λgz g(x, y, z) = för fyra variabler x, y, z, λ. Lösningarna är möjliga största och minsta värden. Mera resonemang kring funktionen krävs för att avgöra vilken typ det är. Exempel 4 (88b) En triangel har vinklarna x, y och z. Vilka värden kan antas av f(x, y, z) =sinx sin y sin z? Lösning: Vinkelsumman x + y + z = π är bivillkoret. x, y, z π. Vi vet också att 7

Observera att för dessa värden på x, y, z så är f(x, y, z) =sinx sin y sin z, och funktionen är lika med noll om någon av variablerna är noll. Så detta är minsta värdet. Vi söker nu största värdet. Lagrange ger här fx = cosx sin y sin z = λ fy = sinx cos y sin z = λ fz = sinx sin y cos z = λ x + y + z = π. Division av de två första villkoren ger cos x sin y sin x cos y =1, dvs tan x =tany. Eftersom x, y, z π betyder det att x = y, ty tan x är inverterbar i detta intervall. På samma sätt får vi att x = z, så att x = y = z. Det ger med bivillkoret x + y + z = π att x = y = z = π 3, och f( π 3, π 3, π 3 )=sinπ 3 sin π 3 sin π 3 3 =( )3 = 3 3 8. Svar: Minstavärde:.Störstavärde: 3 3 8. 7.1.3 Tre dimensioner, två bivillkor I tre variabler och två bivillkor har vi problemet max(f(x, y, z)) g 1 (x, y, z) = g (x, y, z) =. Lagranges metod ger då fem ekvationer f = λ g 1 + µ g (tre ekvationer) g 1 (x, y, z) = g (x, y, z) =. för fem variabler x, y, z, λ, µ. I allmänhet betyder de två bivillkoren skärningen mellan två ytor i rummet, dvs en skärningskurva. Det första vektorvillkoret (som är tre ekvationer) säger att gradienten till f måste befinna sig i det plan som spänns av normalerna 8

till de två bivillkoren. Villkoren säger att f är en linjärkombination av de två normalerna, med konstanterna λ och µ. I annat fall har gradienten en komponent längs kurvan, och man kan få större värden genom att röra sig något i denna riktning, och lägre genom att röra sig något i motsatt riktning. Då har vi inte något extremvärde. Extremvärdena finns i denna lösningsmängd. Exempel 5 (837) Bestäm det största och minsta värdet av x + y + z på skärningskurvan mellan sfären x + y + z =3och cylindern xy = 1. Lösning:Sättf(x, y, z) =x+y+z, g 1 (x, y, z) =x +y +z 3,g 1 (x, y, z) = xy 1.Defemvillkoren blir här f = λ g 1 + µ g (tre ekvationer) g 1 (x, y, z) = g (x, y, z) =. 1 = λx + µy 1 = λy + µx 1 = λz x + y + z = 3 xy = 1. Multiplikation av den första ekvationen med x och den andra med y, och subtraktion, eliminerar µ. Det ger x y = λ(x y ), = λ(x y ) (x y) (bryt ut x y) = (λ(x + y) 1)(x y). Så antingen har vi x = y eller λ(x + y) 1=. Fall A: x = y. Vid insättning ger detta ger x + z = 3 x = 1, så x = ± 1 = y. Det ger z = 3 1 =,z= ±. Så f = x + y + z antar värdena 1 + 1 + = och. Detta är preliminära största och minsta värden. Undersökning av villkoret λ(x + y) 1 = kan ge större och/eller mindre värden. Fall B: λ(x + y) 1=. 9

Villkoret 1=λz ger här x + y = z, som med insättning i x + y + z =3 ger x +y +xy = 3 xy = 1. Insättning av xy = 1 i det första villkoret ger då x + y = 1 xy = 1, alltså samma punkter som vi fick tidigare. Svar: Minstavärde:. Största värde:. 7. Obegränsade områden Vi börjar med en överblick av metoderna för extremvärden utan bivillkor. Vi har tre olika frågeställningar, och metoder för dem: 1. Bestäm alla lokala extremvärden för funktionen f(x, y). Lösning: (a) Bestäm alla stationära punkter, dvs lös ekvationssystemet fx = och fy =(ev. även fz =). (b) Beräkna hessianen (matrisen av andraderivator), dvs alla andraderivator. För varje punkt i tur och ordning, avgör om hessianen är positivt definit (ger minimum), negativt definit (ger maximum) eller indefinit (ger sadelpunkt, som ej är ett extremvärde). Om hessianen är semidefinit får vi inget besked från andraderivatorna.. Bestäm största och minsta värde för funktionen f(x, y) på ett begränsat område. Lösning: (a) Undersök i tur och ordning i. Det inre i området. Varje stationär punkt i det inre är en kandidat till största och minsta värde. Bestäm värdet i varje sådan punkt. ii. Randkurvor. Funktionens värden på en randkurva är en funktion av en variabel, som vi kan kalla g(x). Varje punkt där g (x) = är en kandidat. Bestäm värdet varje sådan punkt. iii. Hörn, dvs skärningar mellan randkurvor. Bestäm värdet i alla hörn genom insättning. (b) Det värde som är störst av kandidaterna från del i, ii och iii är det största värdet. Analogt för minsta värdet. 1

3. Bestäm största och minsta värde för funktionen f(x, y) på ett obegränsat område. Lösning: (a) Bestäm alla kandidater enligt. (b) Uppskatta beteendet för f(x, y) i den obegränsade delen, exempelvis genon att studera eller uppskatta f(r cos v, r sin v) som funktion av r när r, och/eller genom att titta på värdena för f(x, kx) längs en rät linje y = kx. Jämför studien med värdena från del a. Observera att vi inte behöver beräkna hessianen när det bara frågas efter största och minsta värde. Exempel 6 (845b) Bestäm största och minsta värde för f(x, y) =(x+y)e (x+y) då x 1 och y 1. Lösning: Området är här obegränsat, det är bestämt av x 1 och y 1, det streckade området i nedanstående figur. y 8 6 4 4 6 Vi får undersöka det inre, på kurvorna y =1och x =1, ihörnet(1, 1) och vad som händer i det obegränsade området. Undersök först det inre. x 11

Stationära punkter: = x (x + y)e (x+y) = {derivering av produkt} = e (x+y) (x + y)e (x+y) = (1 (x + y))e (x+y) och = y (x + y)e (x+y) = e (x+y) (x + y)e (x+y) = (1 (x + y))e (x+y). Eftersom e (x+y) > för alla x och y kan vi diviera med denna faktor: Vi får det linjära ekvationssystemet x + y = 1 x +y = 1 som uppenbarligen inte har någon lösning. Vi studerar härnäst randkurvorna. På x =1får vi f(1,y)=(1+y)e (1+y) = g(y), så derivatan av g är g (y) =e (1+y) (1 + y)e (1+y) =. som ger evationen 1 y =, alltså y = 1. Detta är utanför området, ty vi har kravet y 1 iförutsättningarna, så vi får ingen kandidat här. På den andra randkurvan y =1får vi f(x, 1) = (x +1)e (x+) = h(x), så h (x) =e (x+) (x +1)e (x+) =, som ger x =som också är utanför området (ty x 1). Hörn: f(1, 1) = (1 + 1)e (1+) =e 3.995. Vi har ett obegränsat område. Observera att f(x, y) =(x + y)e (x+y) > för alla x och y eftersom x 1 och y 1. Funktionen är nedåt begränsad. På en rät linje y = kx får vi f(x, kx) = (x + kx)e (x+kx) = (k +1)xe (k+1)x då x eftersom exponenten är negativ. Eftersom f(x, y) > för alla (x, y) och f(x, y) kommer godtyckligt nära noll, finns det inget minsta värde. Svar: Största värde: e 3. Minsta värde: saknas. 1

Exempel 7 (844) Bestäm största och minsta värde för f(x, y) = Lösning: Stationära punkter: y + x 1+x + y. = fx = 1+x + y (y + x)x 1+x + y = 1 x + y xy 1+x + y, = fy = (1 + x + y )y (y + x)y 1+x + y = (1 + x x)y 1+x + y. Så vi har ekvationerna 1 x + y xy = (1 + x x)y =. Från den andra ekvationen får vi de två möjligheterna y =och 1+x x =. Med y =i den första får vi 1 x =, så x = ±1. Här har vi värdena f(±1, ) = +±1 1+1+ = ± 1. Detta är preliminärt största och minsta värden. q Ekvationen 1+x x =ger x = 1 ± 1 4 1 som saknar reella lösningar. Vi har ingen rand, så det kvarstår att undersöka funktionen långt från origo. Vi börjar längs räta linjer, y = kx. Det ger f(x, kx) = = k x + x 1+x + k x = {dividera med x } k + 1 x 1 x +1+k k + +1+k = k 1+k då x. Så långt från origo är värdena positiva ( k 1+k ), så 1 är minsta värde. Om k är stort får vi värden nära 1 ( k 1+k är då nära 1). På x =har vi f(,y)= y + 1++y som är växande mot 1 då y. Eftersom detta värde är större än det lokala maximat (1, ), därvifick 1, har funktionen inget största värde. k Gränsvärdet 1+k längs de räta linjerna är positivt, så långt från origo är f(x, y). Det betyder att funktionen kan inte någonstans bli mindre än 1, ty om den var mindre än 1 i en punkt skulle vi där ha en stationär punkt. Men undersökningen ovan visar att de enda stationära punkterna är (±1, ). Svar: Största värde saknas. Minsta värde: 1. 13