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Aufgabe:

f:ℝ² → ℝ mit f(x,y) = \( \frac{1}{3} \)(x-y)³-\( \frac{1}{2} \)x²+y-1

Bestimme alle lokalen Extrema.

Problem/Ansatz:

Ich habe zuerst alle Ableitungen für die (später in der Aufgabe folgende) Hesse-Matrix berechnet. Für die ersten Ableitungen von x und y erhalte ich :
f'(x)=(x-y)²-x
f'(y)=1-(x-y)²

Nun habe ich aber Probleme bei der Ermittlung der Nullstellen und komme somit bei der Aufgabe nicht voran.

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Aloha :)

Zur Bestimmung der Extrema von$$f(x;y)=\frac{(x-y)^3}{3}-\frac{x^2}{2}+y-1$$brauchen wir die Nullstellen des Gradienten:$$\binom{0}{0}\stackrel!=\operatorname{grad} f(x;y)=\binom{(x-y)^2-x}{1-(x-y)^2}$$Aus der Bedingung für die zweite Koordinate$$0\stackrel!=1-(x-y)^2\implies(x-y)^2=1$$folgt durch einsetzen in die Bedingung für die erste Koordinate:$$0\stackrel!=(x-y)^2-x=1-x\implies x=1$$Die passenden \(y\)-Werte folgen so:$$(x-y)^2=1\implies(1-y)^2=1\implies1-2y+y^2=1\implies y(y-2)=0$$Damit haben wir 2 Kandidaten für Extremwerte:$$K_1(1|0)\quad;\quad K_2(1|2)$$

Zur Prüfung dieser Kandidaten setzen wir die Werte in die Hesse-Matrix$$H(x;y)=\left(\begin{array}{rr}2(x-y)-1 & -2(x-y)\\-2(x-y) & 2(x-y)\end{array}\right)$$und erhalten:$$H_1(1;0)=\left(\begin{array}{rr}1 & -2\\-2 & 2\end{array}\right)\quad;\quad H_2(1;2)=\left(\begin{array}{rr}-3 & 2\\2 & -2\end{array}\right)$$\(H_1\) ist indefinit, \(H_2\) ist negativ definit.

Daher ist bei \(K_1(1|0)\) kein Extremum und bei \(K_2(1|2)\) liegt ein Maximum.

Avatar von 152 k 🚀
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Du setzt ja die ersten Ableitungen = 0

1 - (x - y)^2 = 0 --> (x - y)^2 = 1

(x - y)^2 - x = 0

I in II einsetzen

1 - x = 0 → x = 1

Jetzt y ausrechnen

(1 - y)^2 = 1 --> y = 0 ∨ y = 2

Du erhältst die Lösungen (1 ; 0) sowie (1 ; 2).

Avatar von 488 k 🚀

Oh man, wie peinlich. An so eine simple Lösung hab ich nicht gedacht :D

Manchmal steht man echt auf dem Schlauch.


Danke dir <3

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1.)(x-y)²-x=0

2.) 1-(x-y)²=0 → (x-y)²=1  in  1.)1-x=0    → x=1

2.) (1-y)²=1| \( \sqrt{} \)

A)y=0    B) y=2

Avatar von 41 k

(1 | 0) ist kein Extrema sondern ein Sattelpunkt oder?

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