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Hallo, ich hoffe jemand kann mir helfen...

Undzwar habe ich  sehr oft Schwierigkeiten solche Aufgaben zu lösen.


Aufgabe:

Es sei A : = {(x,y) ∈ ℝ2 | (x - 1)2 + (y - 2)2  ≤ 1}

Weiterhin betrachten wir die Funktion

f : A → ℝ , (x,y) ↦ y(x-1)2 + 1


Bestimmen Sie alle lokalen und globalen Extremstellen von f.

Ich hoffe jemand kann mir helfen und ich bedanke mich im Voraus.

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Zunächst bestimmt man wie auch schon in der Schule die Extremstellen im Inneren von A.

Dann bestimmt man die Extremstellen am Rand mithilfe von Lagrange-Multiplikatoren.

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Hallo,

male dir unbedingt ein Bild von \(A\), du solltest erkennen, dass es sich das topologische Innere von einem verschobenen Kreis handelt:


Erstmal ist alles business as usual, du setzt \(\nabla f(x,y)=0\) und ermittelst die kritischen Punkte:$$\nabla f(x,y)=\begin{pmatrix} 2y(x-1)\\(x-1)^2 \end{pmatrix}\overset{!}=0$$ Daraus folgen die kritischen Stellen \((x=1 \, \land  \, y=0) \, \vee \, (x=1 \,  \land \, y=\text{bel.})\)

blob.png

Bei \((0,1)\) liegt ein Sattelpunkt vor, prüfe das bitte selbst. Du musst dir diesen Kreis, den ich oben abgebildet in der \(xy\)-Ebene vorstellen, wir betrachten die Funktion, die senkrecht darüber verläuft.

Wir können die Kreisgleichung zu zwei Halbkreisen, die durch Funktionen beschrieben werden, aufteilen, dann hast du zum einen \(y=2-\sqrt{-(x-2)x}\) als unteren Halbkreis und \(y=\sqrt{-\left(x-2\right)x}+2\) als oberen Halbkreis. Du untersuchst nun, ähnlich wie bei Richtungsableitung entlang einer Kurve (oberen und unterem Halbkreis) die Funktion \(f(x,y)\) mit, nehmen wir: \(y=\sqrt{-\left(x-2\right)x}+2\). Es ist also: \(f(x,\sqrt{-\left(x-2\right)x}+2)=(\sqrt{-\left(x-2\right)x}+2)(x-1)^2+1\). Hier ganz normal nach Analysis die Extrema herausfinden. Selbiges mit dem anderen \(y\). Am Ende musst du die Endpunkte noch einmal separat behandeln - leider sehr langwierig.

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