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Aufgabe:

Bestimmen Sie die partiellen Ableitungen erster und zweiter Ordnung der Funktion

Bildschirmfoto 2021-05-17 um 12.44.41.png

Text erkannt:

$$ f\left(x_{1}, x_{2}\right)=7 x_{1}^{2}+1 x_{1} x_{2}+2 x_{2}^{2}-2 x_{1}^{2} x_{2}+1 x_{1} x_{2}^{2}-1 x_{2}^{3} $$
an der Stelle \( \left(x_{1}, x_{2}\right)=(-1,-1) \).
Die Hesse-Matrix \( f^{\prime \prime}(-1,-1) \) hat folgende Einträge:
Die Determinante dieser Hesse-Matrix beträgt:
An dieser Stelle ist die Funktion:
f.1. konvex
f.2. konkav
A f.3. weder konvex noch konkav


Problem/Ansatz:

Hab noch schwierigkeiten beim partiellen ableiten,

f'(x1)=14x1+x2+4x2+2x2

f'(x2)=x1+4x2-4x1+2x1-3x2^2

Stimmt das ?

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Aloha :)$$f(x;y)=7x^2+xy+2y^2-2x^2y+xy^2-y^3$$Bei der partiellen Ableitung solltest du dazu schreiben, nach welcher Variablen du ableitest, ein Stich am Funktionsnamen ist nicht eindeutig. Deine ersten partiellen Ableitungen sehen schon fast gut aus, nur ein paar kleine Bugs:$$\frac{\partial f}{\partial x}=14x+y-4xy+y^2\quad;\quad\frac{\partial f}{\partial y}=x+4y-2x^2+2xy-3y^2$$$$\frac{\partial^2 f}{\partial y\partial x}=1-4x+2y\quad;\quad\frac{\partial^2 f}{\partial x\partial y}=1-4x+2y$$Diese beiden gemischten Ableitungen von der Zeile hier drüber sollten gleich sein. Das ist immer eine gute Kontrolle, ob du richtig liegst.$$\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}=14-4y\quad;\quad\frac{\partial^2 f}{\partial y^2}=4+2x-6y$$

Damit lautet die Hesse-Matrix:$$H(x;y)=\begin{pmatrix}14-4y & 1-4x+2y\\1-4x+2y & 4+2x-6y\end{pmatrix}$$Speziell an der Stelle \((-1;-1)\):$$H(-1;-1)=\begin{pmatrix}18 & 3\\3 & 8\end{pmatrix}$$

Die Determinante ist \(18\cdot8-3\cdot3=135>0\). Da auch das Element links oben \(18>0\) ist, ist die Matrix positiv definit. Das heißt am Punkt \((-1;-1)\) ist die Funktion konvex.

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