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Aufgabe:

Berechnen Sie die Hesse-Matrix der Abbildung \( |x| \) auf \( \mathbb{R}^{n} \backslash\{0\} \)

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Ist damit die euklidische Norm gemeint?

Ja, damit ist die euklidische Norm gemeint.

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Es ist

    \(\displaystyle|x| = \sqrt{\sum_{i=1}^n x_i^2} = \left(\sum_{i=1}^n x_i^2\right)^{\frac{1}{2}}\)

und somit

    \(\displaystyle\frac{\partial |x|}{\partial x_i} = 2x_i\cdot\frac{1}{2}\left(\sum_{i=1}^n x_i^2\right)^{-\frac{1}{2}}=\frac{x_i}{|x|}\),

also

    \(\displaystyle\frac{\partial^2 |x|}{\partial x_i\partial x_j} = x_i\cdot 2x_j\cdot \left(-\frac{1}{2}\right)\cdot\left(\sum_{i=1}^n x_i^2\right)^{-\frac{3}{2}}=-\frac{x_ix_j}{|x|^3}\)

für \(i\neq j\) und

    \(\begin{aligned}\frac{\partial^2 |x|}{\partial x_i^2} &= \left(\sum_{i=1}^n x_i^2\right)^{-\frac{1}{2}} + x_i\cdot 2x_i\cdot\left(-\frac{1}{2}\right)\cdot \left(\sum_{i=1}^n x_i^2\right)^{-\frac{3}{2}}\\&=\frac{1}{|x|}-\frac{x_i^2}{|x|^3}\text{.}\end{aligned}\)

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Warum ist die Fallunterscheidung \( i= j , i \neq j \) notwendig?

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