Versione italiana
Esercizi sullo Studio di una Funzione di Due Variabili
Introduzione
Lo studio di una funzione di due variabili f(x, y) implica l'analisi delle sue proprietà, come il dominio, i punti critici, le derivate parziali, e il comportamento asintotico.
Concetti Chiave
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Dominio: Il dominio di una funzione di due variabili è l'insieme di tutti i punti (x, y) per cui la funzione è definita.
-
Derivate Parziali: Le derivate parziali di f rispetto a x e y sono definite come:
f_x(x, y) = \frac{\partial f}{\partial x}, \quad f_y(x, y) = \frac{\partial f}{\partial y} -
Punti Critici: I punti critici sono i punti in cui entrambe le derivate parziali sono nulle:
f_x(x, y) = 0 \quad \text{e} \quad f_y(x, y) = 0 -
Test della Seconda Derivata: Per classificare i punti critici, si utilizza il determinante della matrice Hessiana:
D = f_{xx} f_{yy} - (f_{xy})^2- Se D > 0 e f_{xx} > 0, il punto è un minimo locale.
- Se D > 0 e f_{xx} < 0, il punto è un massimo locale.
- Se D < 0, il punto è un punto di sella.
- Se D = 0, il test è inconcludente.
Esercizi
Esercizio 1: Trovare il Dominio
Obiettivo: Determinare il dominio della funzione f(x, y) = \sqrt{x + y}.
Soluzione:
- La funzione è definita quando l'argomento della radice è non negativo:
x + y \geq 0 - Quindi, il dominio è l'insieme dei punti (x, y) tali che y \geq -x.
Esercizio 2: Calcolo delle Derivate Parziali
Obiettivo: Calcolare le derivate parziali della funzione f(x, y) = x^2y + y^3.
Soluzione:
- Calcola la derivata parziale rispetto a x:
f_x(x, y) = 2xy - Calcola la derivata parziale rispetto a y:
f_y(x, y) = x^2 + 3y^2
Esercizio 3: Trovare i Punti Critici
Obiettivo: Trovare i punti critici della funzione f(x, y) = x^2 + y^2 - 4x - 6y.
Soluzione:
- Imposta le derivate parziali uguali a zero:
f_x(x, y) = 2x - 4 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = 2
f_y(x, y) = 2y - 6 = 0 \quad \Rightarrow \quad y = 3 - Quindi, il punto critico è (2, 3).
English version
Exercises on the Study of a Function of Two Variables
Introduction
The study of a function of two variables f(x, y) involves the analysis of its properties, such as its domain, critical points, partial derivatives, and asymptotic behavior.
Key Concepts
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Domain: The domain of a function of two variables is the set of all points (x, y) for which the function is defined.
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Partial Derivatives: The partial derivatives of f with respect to x and y are defined as:
f_x(x, y) = \frac{\partial f}{\partial x}, \quad f_y(x, y) = \frac{\partial f}{\partial y} -
Critical Points: The critical points are the points where both partial derivatives are zero:
f_x(x, y) = 0 \quad \text{e} \quad f_y(x, y) = 0 -
Second Derivative Test: To classify the critical points, the determinant of the Hessian matrix is ​​used:
D = f_{xx} f_{yy} - (f_{xy})^2
- If D > 0 and f_{xx} > 0, the point is a local minimum.
- If D > 0 and f_{xx} < 0, the point is a local maximum.
- If D < 0, the point is a saddle point.
- If D = 0, the test is inconclusive.
Exercises
Exercise 1: Finding the Domain
Objective: Determine the domain of the function f(x, y) = \sqrt{x + y}.
Solution:
- The function is defined when the root argument is nonnegative:
x + y \geq 0 - Then, the domain is the set of points (x, y) such that y \geq -x.
Exercise 2: Calculating Partial Derivatives
Objective: Calculate the partial derivatives of the function f(x, y) = x^2y + y^3.
Solution:
- Calculate the partial derivative with respect to x:
f_x(x, y) = 2xy - Calculate the partial derivative with respect to y:
f_y(x, y) = x^2 + 3y^2
Exercise 3: Finding Critical Points
Objective: Find the critical points of the function f(x, y) = x^2 + y^2 - 4x - 6y.
Solution:
- Set the partial derivatives equal to zero:
f_x(x, y) = 2x - 4 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = 2
f_y(x, y) = 2y - 6 = 0 \quad \Rightarrow \quad y = 3 - So, the critical point is (2, 3).
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