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Aufgabe:

Ich habe eine Aufgabe zur partiellen Differentiation gelöst. Ich bin mir nicht ganz sicher ob meine Vorgehensweise korrekt ist

\(f(x, y)=\left\{\begin{array}{ll}x y \cdot \frac{x^{2}-y^{2}}{x^{2}+y^{2}}, & (x, y) \neq(0,0) \\ 0 & (x, y)=(0,0)\end{array}\right.\)

Das soll gezeigt werden:

\(\frac{\partial^{2} f}{\partial x \partial y}(0,0) \neq \frac{\partial^{2} f}{\partial y\partial x}(0,0)\)


Problem/Ansatz:

Ich habe den Tipp bekommen, dass ich das wegen der Definitionslücke nur mittels dem Differenzenqoutienten zeigen kann. Passt das dann so?

\(\frac{\partial f}{\partial y}(\frac{\partial f}{\partial x}f(0,0))=\lim_{{h \to 0}} \frac{{f(0,h) - f(0)}}{{h}} =\lim_{h \to 0}\frac{x^4h+4x^2h^2-h^4}{x^4h+2x^2h^3+h^5}=\infty\)

\(\frac{\partial f}{\partial x}(\frac{\partial f}{\partial y}f(0,0))=\lim_{{h \to 0}} \frac{{f(h,0) - f(0)}}{{h}}=\lim_{h\to0}\frac{h^5}{h^5}=1\)

Meiner Meinung nach wäre ich damit schon fertig.

Danke schonmal!

Avatar von

Deine erste Gleichung ist falsch bzw. Sinnlos: was soll da x sein? Und auch die Formel ist falsch.

Ich soll zeigen, dass die Funktionen bei x=0 verschieden sind. Zuerst leite ich ganz normal ab und es kommt:

\(\frac{\partial f_{1}}{\partial x}=\frac{x^4h+4x^2h^2-h^4}{x^4h+2x^2h^3+h^5}\)

heraus. Dass kann ich mit woflramAphla kontrollieren und sollte so stimmen.

Um dann verwende ich

\(\frac{{f(x + h) - f(x)}}{{h}}\)

um herauszufinden, wie sich die zweite Ableitung in Richtung 0 verhält.

Ich finde die gesamte Frage etwas seltsam, da ja (0,0) nicht definiert ist...

Was stimmt den jetzt genau nicht oder wie kann ich es korrigieren? Stimmt meine herangehensweise nicht?

1 Antwort

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Beste Antwort

Ich weiß nicht, was Du da in Deinem Kommentar aufgeschrieben hast. Was ist \(f_1\)? Was sind die Argumente der Ableitung:x,y,h?

Jedenfalls sagt doch WA außerhalb des Nullpunkts:

$$\partial_xf(x,y)=y\frac{x^4+4x^2y^2-y^4}{(x^2+y^2)^2}$$

Im Nullpunkt gilt

$$\frac{1}{h}(f(h,0)-f(0,0))=0=\partial_xf(0,0)$$

Damit erhalten wir

$$\partial_y\partial_xf(0,0)=\lim_{h \to 0}\frac{1}{h}(\partial_xf(0,h)-\partial_xf(0,0))=\lim_{h \to 0}-\frac{h^5}{h^5}=-1$$

(Korrektur: lim ergänzt)

Vielleicht hast Du das etwa so gemeint und ich habe es nur nicht verstanden?

Für die Berechnung in der anderen Reihenfolge können wir uns einen "schlanken Fuß machen": Es ist f(x,y)=-f(y,x).....

Avatar von 14 k

Ich habe ausversehen bei der Ableitung etwas falsches aufgeschrieben. Stumme dir da zu. Das habe ich auch händisch so rausbekommen. Sry.


Mit der ursprünglichen Frage habe ich genau das gemeint wie du es hier aufgeschrieben hast.

Bei mir kam bei

dydxf=unendlich,    dxdx=1

raus.

Wenn ich das richtig verstehe stimmt dann zumindest mein ursprünglicher Ansatz.

Das mit dem "schlanken Fuß machen"" ist ein super Tipp, werde ich mir merken.

Also nochmal: Stimmt dann mein Ansatz/Ergebnis oben in der Frage oder übersehe ich da noch etwas?

Lieben Dank :)

Zunächst: Ich hatte in meiner Antwort den Grenzwert (lim) nicht angeschrieben, habe ich korrigiert.

Deine erste Antwort (unendlich) ist ja falsch, ich habe -1 ausgerechnet.

Du hast in Deiner Antwort und Deinem Kommentar unklare Argumente (x oder h) angeschrieben. Ob Du es trotzdem richtig gemeint hast, weiß ich nicht....

Ja die antwort von mir war auf jeden Fall falsch. Ich rechne die Grenzwerte nochmal nach und gebe dir dann bescheid. Ich bin gerade unterwegs., d.h. schreibe in ca 30min nochmal.

Danke dir, das hat weitergeholfen.

Okay, jetzt hab ich's nochmal ausgerechnet. Ich habe beim Umformen bei einem Schritt das äußere\(\frac{1}{h}\) vergessen.

Jetzt kommt beim ersten -1 und beim zweiten 1 raus. Das ergibt dann auch intuitiv mehr Sinn

Danke für deine Tips!

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