Nøgleord og begreber Lagranges metode i to variable Lagranges metode i tre variable Flere bindinger August 2000, opgave 7

Relaterede dokumenter
Oversigt Matematik Alfa 1, Januar 2003

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Største- og mindsteværdi Uge 11

Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. 3) Angiv en enhedsvektor u så at den retningsafledede D u f(5, 2) er 0.

CALCULUS "SLIDES" TIL CALCULUS 1 + 2

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) JANUAR 2006 AARHUS UNIVERSITET.. Beregn den retningsafledede D u f(0, 0).

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Calculus Uge

Funktion af flere variable

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

UGESEDDEL 10 LØSNINGER. = f

Ekstremumsbestemmelse

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

Oversigt [S] 9.6, 11.1, 11.2, App. H.1

Lokalt ekstremum DiploMat 01905

Ekstremum for funktion af flere variable

Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning

1 Kapitel 5: Forbrugervalg

Sandsynlighedsregning 8. forelæsning Bo Friis Nielsen

Sandsynlighedsregning 8. forelæsning Bo Friis Nielsen

Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave B

Sætning (Kædereglen) For f(u), u = g(x) differentiable er den sammensatte funktion F = f g differentiabel med

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale til de digitale eksamensopgaver med adgang til internettet

Oversigt [LA] 11, 12, 13

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

Mat H /05 Note 2 10/11-04 Gerd Grubb

Opgave 1 Lad R betegne kvartcirkelskiven x 2 + y 2 4, x 0, y 0. (Tegn.) Udregn R x2 y da. Løsning y. Opgave 1 - figur. Calculus Uge 50.

Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

z + w z + w z w = z 2 w z w = z w z 2 = z z = a 2 + b 2 z w

Funktioner af flere variable

1 Kapitel 5: Forbrugervalg

Differentiabilitet. f(h) = f(x 0 +h) f(x 0 ). y = f(x) f(h) df(h) Figur 1: Tangent, tilvækst og differential. lim. df(h) = f (x 0 )h.

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET

Reeksamen i Calculus

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Funktioner af flere variable

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

x 2 + y 2 dx dy. f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) + 2 1) Angiv en ligning for tangentplanen til fladen z = f(x, y) i punktet

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 3. fjerdedel

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Funktioner af flere variable

Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1

Pointen med Differentiation

Projekt 7.2. Optimeringsproblemer og funktioner af flere variable

N 0 3gleord og begreber 7 0 Dobbelt integral 7 0 Fubinis s 0 3tning 7 0 Generelle omr 0 2der. 7 0 Regneregler 7 0 Nem ulighed

Figur y. Nøgleord og begreber Tangentlinje for graf Tangentplan for graf

Svar på opgave 336 (Januar 2017)

Mere om differentiabilitet

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. 6.

Optimale konstruktioner - når naturen former. Opgaver. Opgaver og links, der knytter sig til artiklen om topologioptimering

er en n n-matrix af funktioner

Besvarelse af Eksamensopgaver Juni 2005 i Matematik H1

Oversigt [LA] 11, 12, 13

[FUNKTIONER] Hvornår kan vi kalde en sammenhæng en funktion, og hvilke egenskaber har disse i givet fald. Vers. 2.0

Oversigt [S] 7.2, 7.5, 7.6; [LA] 18, 19

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

Nøgleord og begreber Ortogonalt komplement Tømrerprincippet. [LA] 13 Ortogonal projektion

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

Lineær Algebra - Beviser

Løsning MatB - januar 2013

OPGAVE 1 Det nedenstående klip er fra et Maple-ark hvor en reel funktion f (x, y) med definitionsmængden (x,y) x 2 + y 2 < 1 } bliver undersøgt:

20 = 2x + 2y. V (x, y) = 5xy. V (x) = 50x 5x 2.

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Funktioner af flere variable

Reeksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 17.

Sandsynlighedsregning 9. forelæsning Bo Friis Nielsen

Lineær algebra 4. kursusgang

Reeksamen i Calculus Onsdag den 17. februar 2016

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning

PeterSørensen.dk : Differentiation

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

GEOMETRI-TØ, UGE 6. . x 1 x 1. = x 1 x 2. x 2. k f

LiA 2 Side 0. Lineær algebra 3. kursusgang

Oversigt [LA] 3, 4, 5

Kalkulus 1 - Opgaver. Anne Ryelund, Anders Friis og Mads Friis. 20. januar 2015

Nøgleord og begreber. Definition 15.1 Den lineære 1. ordens differentialligning er

Optimeringsteori. Tenna Andersen, Tina Sørensen, Majbritt Lundborg, Søren Foged, Jeppe Gravers, Kenneth Andersen & Oskar Aver

Matematik. 1 Matematiske symboler. Hayati Balo,AAMS. August, 2014

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [LA] 15, 16, 17

Løsningsforslag MatB December 2013

MM502+4 forelæsningsslides

(Prøve)Eksamen i Calculus

Matematik A. Studentereksamen

MASO Uge 8. Invers funktion sætning og Implicit given funktion sætning. Jesper Michael Møller. Department of Mathematics University of Copenhagen

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 3.

Årsplan i matematik klasse

MASO-Eksempler. x n. + 1 = 1 y n

Prøveeksamen MR1 januar 2008

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 8. Juni 2015

Undervisningsbeskrivelse

MM502+4 forelæsningsslides. uge 6, 2009

Lineær programmering. Maksimer c T u.b.b. A b hvor > 0. Vores metode er også nytteløs her. Ekstrema- teori og praksis

Reeksamen i Calculus

INSTITUT FOR MATEMATIK OG DATALOGI. TIDLIGERE EKSAMENSOPGAVER MM01 Juni 1993 marts 2006

Undervisningsbeskrivelse

Anvendt Lineær Algebra

Eksamen i Mat F, april 2006

Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1

Ugesedler til sommerkursus

Lineær programmering. med Derive. Børge Jørgensen

Transkript:

Oversigt [S] 11.8 Nøgleord og begreber Lagranges metode i to variable Lagranges metode i tre variable Flere bindinger August 2000, opgave 7 Calculus 2-2006 Uge 47.2-1

Skitse [S] 11.8 Niveaukurver y f(x,y)=1 0 1 2 3 2 x g(x,y)=k Lagrange situation Calculus 2-2006 Uge 47.2-2

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y), når samtidig ligningen g(x, y) = k er opfyldt. Calculus 2-2006 Uge 47.2-3

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y), når samtidig ligningen g(x, y) = k er opfyldt. Ligningen g(x,y) = k kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Calculus 2-2006 Uge 47.2-3

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y), når samtidig ligningen g(x, y) = k er opfyldt. Ligningen g(x,y) = k kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Hvis ligningen g(x, y) = k kan løses, y = φ(x), reduces problemet til ekstremum for den sammensatte funktion i 1 variabel x f(x,φ(x)). Calculus 2-2006 Uge 47.2-3

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y), når samtidig ligningen g(x, y) = k er opfyldt. Ligningen g(x,y) = k kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Hvis ligningen g(x, y) = k kan løses, y = φ(x), reduces problemet til ekstremum for den sammensatte funktion i 1 variabel x f(x,φ(x)). Hvis løsningskurven til ligningen g(x, y) = k kan parametriceres med (x(t),y(t)), reduces problemet til ekstremum for den sammensatte funktion i 1 variabel t f(x(t),y(t)). Calculus 2-2006 Uge 47.2-3

Maksimum/minimum under bibetingelse Eksempel Bestem ekstremumspunkter for funktionen når samtidig ligningen er opfyldt. f(x,y) = x + 3y g(x,y) = x 2 + y 2 = 10 Calculus 2-2006 Uge 47.2-4

Maksimum/minimum under bibetingelse Eksempel Bestem ekstremumspunkter for funktionen når samtidig ligningen f(x,y) = x + 3y g(x,y) = x 2 + y 2 = 10 er opfyldt. Løsning Niveaukurverne for f er linjer x + 3y = c. Ekstremum findes når disse tangerer cirklen x 2 + y 2 = 10. Calculus 2-2006 Uge 47.2-4

Maksimum/minimum under bibetingelse Eksempel - figur y 1 f(x,y)=0 x f(x,y) = x + 3y, g(x,y) = x 2 + y 2 = 10 Calculus 2-2006 Uge 47.2-5

Maksimum/minimum under bibetingelse Eksempel - fortsat Niveaukurverne x + 3y = c tangerer cirklen x 2 + y 2 = 10 for værdier af c, hvor har dobbeltrod. ( 3y + c) 2 + y 2 10 = 10y 2 6cy + c 2 10 Calculus 2-2006 Uge 47.2-6

Maksimum/minimum under bibetingelse Eksempel - fortsat Niveaukurverne x + 3y = c tangerer cirklen x 2 + y 2 = 10 for værdier af c, hvor har dobbeltrod. Diskriminanten ( 3y + c) 2 + y 2 10 = 10y 2 6cy + c 2 10 36c 2 40(c 2 10) = 4c 2 + 400 er 0 for c = ±10, som giver punkter (x,y) = ±(1, 3) Calculus 2-2006 Uge 47.2-6

Lagrange multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y) under begrænsningen g(x, y) = k. I ligningen f(x 0,y 0 ) = λ g(x 0,y 0 ) kaldes den ubekendte λ for en Lagrange multiplikator. Calculus 2-2006 Uge 47.2-7

Lagrange multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y) under begrænsningen g(x, y) = k. I ligningen f(x 0,y 0 ) = λ g(x 0,y 0 ) kaldes den ubekendte λ for en Lagrange multiplikator. Ligningen udtrykker at niveaukurven for f i (x 0,y 0 ) tangerer begrænsningskurven g(x, y) = k. Calculus 2-2006 Uge 47.2-7

Lagrange multiplikator metode Metode Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y) under begrænsningen g(x, y) = k. (a) Find x,y,λ så f(x,y) = λ g(x,y) g(x,y) = k (b) Bestem funktionsværdierne i punkterne fra (a). Maksimum og minimum er blandt disse. Calculus 2-2006 Uge 47.2-8

Lagrange multiplikator metode Ligninger Lagranges ligningssystem for bestemmelse af ekstremumspunkter for en funktion f(x,y) under begrænsningen g(x,y) = k. f x (x,y) = λg x (x,y) f y (x,y) = λg y (x,y) g(x,y) = k Calculus 2-2006 Uge 47.2-9

Multiplikator metode Eksempel - igen Bestem ekstremumspunkter for funktionen f(x, y) = x + 3y, når samtidig ligningen g(x,y) = x 2 + y 2 = 10 er opfyldt. Calculus 2-2006 Uge 47.2-10

Multiplikator metode Eksempel - igen Bestem ekstremumspunkter for funktionen f(x, y) = x + 3y, når samtidig ligningen g(x,y) = x 2 + y 2 = 10 er opfyldt. Lagrangeligningerne er 1 = λ2x 3 = λ2y x 2 + y 2 = 10 Calculus 2-2006 Uge 47.2-10

Multiplikator metode Eksempel - igen fortsat Der løses 3x = y og x 2 + (3x) 2 10 = 0 der giver (x,y) = ±(1, 3) Calculus 2-2006 Uge 47.2-11

Multiplikator metode Eksempel - igen fortsat Der løses 3x = y og der giver Lagrange multiplikator er x 2 + (3x) 2 10 = 0 (x,y) = ±(1, 3) λ = ± 1 2 Calculus 2-2006 Uge 47.2-11

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z), når samtidig ligningen g(x, y, z) = k er opfyldt. Calculus 2-2006 Uge 47.2-12

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z), når samtidig ligningen g(x, y, z) = k er opfyldt. Ligningen g(x, y, z) = k kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Calculus 2-2006 Uge 47.2-12

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z), når samtidig ligningen g(x, y, z) = k er opfyldt. Ligningen g(x, y, z) = k kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Hvis ligningen g(x, y, z) = k kan løses, z = φ(x, y), reduces problemet til ekstremum for den sammensatte funktion i 2 variabel f(x,y,φ(x,y)) Calculus 2-2006 Uge 47.2-12

Lagranges multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x, y, z) = k. I ligningen 1 f(x 0,y 0,z 0 ) = λ g(x 0,y 0,z 0 ) kaldes den ubekendte λ for en Lagrange multiplikator. Calculus 2-2006 Uge 47.2-13

Lagranges multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x, y, z) = k. I ligningen 1 f(x 0,y 0,z 0 ) = λ g(x 0,y 0,z 0 ) kaldes den ubekendte λ for en Lagrange multiplikator. Ligningen udtrykker at niveaufladen for f i (x 0,y 0,z 0 ) tangerer begrænsningsfladen g(x, y, z) = k. Calculus 2-2006 Uge 47.2-13

Lagrange multiplikator metode Metode Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x, y, z) = k. (a) Find x,y,z,λ så f(x,y,z) = λ g(x,y,z) g(x,y,z) = k (b) Bestem funktionsværdierne i punkterne fra (a). Maksimum og minimum er blandt disse. Calculus 2-2006 Uge 47.2-14

Lagrange multiplikator metode Ligninger Lagranges ligningssystem for bestemmelse af ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x, y, z) = k. f x (x,y,z) = λg x (x,y,z) f y (x,y,z) = λg y (x,y,z) f z (x,y,z) = λg z (x,y,z) g(x,y,z) = k Calculus 2-2006 Uge 47.2-15

Kassefabrikant Eksempel 1 En kasse uden låg laves af 12m 2 krydsfiner. Bestem kantlængder der giver størst rumfang. Calculus 2-2006 Uge 47.2-16

Kassefabrikant Eksempel 1 En kasse uden låg laves af 12m 2 krydsfiner. Bestem kantlængder der giver størst rumfang. Kantlængder x, y, z. Volumen V = xyz. Overfladeareal g = 2xz + 2yz + xy = 12. Beregn V x = yz,v y = xz,v z = xy g x = y + 2z,g y = x + 2z,g z = 2x + 2y Calculus 2-2006 Uge 47.2-16

Kassefabrikant Eksempel 1 - fortsat Lagranges ligningssystem opskrives yz = λ(y + 2z) xz = λ(x + 2z) 2xz + 2yz + xy = 12 xy = λ(2x + 2y) Heraf xyz = λ(xy + 2xz) xyz = λ(xy + 2yz) xyz = λ(2xz + 2yz) 2xz + 2yz + xy = 12 Calculus 2-2006 Uge 47.2-17

Kassefabrikant Eksempel 1 - fortsat Der løses x = y y = 2z 4z 2 + 4z 2 + 4z 2 = 12 Calculus 2-2006 Uge 47.2-18

Kassefabrikant Eksempel 1 - fortsat Der løses Løsningen er da x = y y = 2z 4z 2 + 4z 2 + 4z 2 = 12 (x,y,z) = (2, 2, 1) Kantlængder for størst rumfang er længde = 2m, bredde = 2m, højde = 1m Calculus 2-2006 Uge 47.2-18

Køreplan [S] 11.7 Maximum and minimum values 9 Bemærkning Find absolut maksimum og minimum for en kontinuert funktion f på en lukket og begrænset mængde D: Calculus 2-2006 Uge 47.2-19

Køreplan [S] 11.7 Maximum and minimum values 9 Bemærkning Find absolut maksimum og minimum for en kontinuert funktion f på en lukket og begrænset mængde D: 1. Find værdier af f i kritiske punkter i D 2. Find ekstremværdier af f på randen af D 3. Vælg maksimum/minimum fra 1. og 2. Calculus 2-2006 Uge 47.2-19

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 Bestem ekstremumsværdier af på cirkelskiven f(x,y) = x 2 + 2y 2 D = {(x,y) x 2 + y 2 1} Calculus 2-2006 Uge 47.2-20

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 Bestem ekstremumsværdier af på cirkelskiven f(x,y) = x 2 + 2y 2 D = {(x,y) x 2 + y 2 1} Løsning D er lukket og begrænset og f er kontinuert, så maksimum/minimum antages på D. Calculus 2-2006 Uge 47.2-20

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 - figur z x f(x,y) = x 2 + 2y 2, g(x,y) = x 2 + y 2 1 y Calculus 2-2006 Uge 47.2-21

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 Bestem ekstremumsværdier af på cirkelskiven f(x,y) = x 2 + 2y 2 D = {(x,y) x 2 + y 2 1} Calculus 2-2006 Uge 47.2-22

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 Bestem ekstremumsværdier af på cirkelskiven f har kritisk punkt f(x,y) = x 2 + 2y 2 D = {(x,y) x 2 + y 2 1} f(x,y) = (2x, 4y) = 0 (x,y) = (0, 0) Calculus 2-2006 Uge 47.2-22

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 - fortsat f(x,y) = x 2 + 2y 2 under begrænsningen g(x,y) = x 2 + y 2 = 1 giver Lagrange ligninger 2x = λ2x 4y = λ2y x 2 + y 2 = 1 med løsninger (x,y) = (±1, 0), (0, ±1) Calculus 2-2006 Uge 47.2-23

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 - fortsat f(x,y) = x 2 + 2y 2 I alt er der 5 punkter at tabellægge (a, b) (0, 0) ( 1, 0) (1, 0) (0, 1) (0, 1) f(a, b) 0 1 1 2 2 Calculus 2-2006 Uge 47.2-24

Find ekstremumspunkter Eksempel 2, 3 - fortsat f(x,y) = x 2 + 2y 2 I alt er der 5 punkter at tabellægge (a, b) (0, 0) ( 1, 0) (1, 0) (0, 1) (0, 1) f(a, b) 0 1 1 2 2 På cirkelskiven D er absolut maksimumspunkt og -værdi: f(0, ±1) = 2 absolut minimumspunkt og -værdi: f(0, 0) = 0 Calculus 2-2006 Uge 47.2-24

Find mindste afstand Eksempel 4 Bestem punkter på kugleskallen x 2 + y 2 + z 2 = 4 som er nærmest og længst fra punktet (3, 1, 1). Calculus 2-2006 Uge 47.2-25

Find mindste afstand Eksempel 4 Bestem punkter på kugleskallen x 2 + y 2 + z 2 = 4 som er nærmest og længst fra punktet (3, 1, 1). z x 2 y (3,1, 1) Calculus 2-2006 Uge 47.2-25

Find mindste afstand Eksempel 4 Bestem ekstremumsværdier af under bibetingelsen f(x,y,z) = (x,y,z) (3, 1, 1) 2 = (x 3) 2 + (y 1) 2 + (z + 1) 2 g(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 = 4 Calculus 2-2006 Uge 47.2-26

Find mindste afstand Eksempel 4 - løsning Lagranges ligningssystem opskrives 2(x 3) = λ2x 2(y 1) = λ2y 2(z + 1) = λ2z x 2 + y 2 + z 2 = 4 Calculus 2-2006 Uge 47.2-27

Find mindste afstand Eksempel 4 - løsning Lagranges ligningssystem opskrives Heraf 2(x 3) = λ2x 2(y 1) = λ2y 2(z + 1) = λ2z x 2 + y 2 + z 2 = 4 x = 3/(1 λ), y = 1/(1 λ), z = 1/(1 λ) 9 + 1 + 1 = 4(1 λ) 2 Calculus 2-2006 Uge 47.2-27

Find mindste afstand Eksempel 4 - løsning λ = 1 ± 11, f(x,y,z) = 4λ2 2 λ = 1 11 2 giver afstand 2 λ = 11 2 og nærmeste punkt (x,y,z) = ( 6 11, 2, 2 ) 11 11 λ = 1+ 11 2 giver afstand 2 λ = 11+2 og punktet længst væk (x,y,z) = ( 6 11, 2 11, 2 11 ) Calculus 2-2006 Uge 47.2-28

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z), når samtidig ligninger g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c er opfyldt. Calculus 2-2006 Uge 47.2-29

Maksimum/minimum under bibetingelse Lagrange Problem Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z), når samtidig ligninger g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c er opfyldt. Ligningerne g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c kaldes undertiden begrœnsningen eller bibetingelsen. Calculus 2-2006 Uge 47.2-29

Lagranges multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c. I ligningen 16 f(x 0,y 0,z 0 ) = λ g(x 0,y 0,z 0 ) + µ h(x 0,y 0,z 0 ) kaldes de ubekendte λ, µ for Lagrange multiplikatorer. Calculus 2-2006 Uge 47.2-30

Lagranges multiplikator Definition Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c. I ligningen 16 f(x 0,y 0,z 0 ) = λ g(x 0,y 0,z 0 ) + µ h(x 0,y 0,z 0 ) kaldes de ubekendte λ, µ for Lagrange multiplikatorer. Ligningen udtrykker at niveaufladen for f i (x 0,y 0,z 0 ) tangerer begrænsningskurven g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c. Calculus 2-2006 Uge 47.2-30

Lagrange multiplikator metode Metode Bestem ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c. (a) Find x,y,z,λ,µ så f(x,y,z) = λ g(x,y,z) + µ h(x,y,z) g(x,y,z) = k h(x,y,z) = c (b) Bestem funktionsværdierne i punkterne fra (a). Maksimum og minimum er blandt disse. Calculus 2-2006 Uge 47.2-31

Lagrange multiplikator metode Ligninger Lagranges ligningssystem for bestemmelse af ekstremumspunkter for en funktion f(x,y,z) under begrænsningen g(x,y,z) = k, h(x,y,z) = c. f x (x,y,z) = λg x (x,y,z) + µh x (x,y,z) f y (x,y,z) = λg y (x,y,z) + µh y (x,y,z) f z (x,y,z) = λg z (x,y,z) + µh z (x,y,z) g(x,y,z) = k h(x,y,z) = c Calculus 2-2006 Uge 47.2-32

To betingelser Eksempel 5 Lagranges ligningssystem for bestemmelse af ekstremumspunkter for funktion f = x + 2y + 3z under begrænsningen g = x y + z = 1, h = x 2 + y 2 = 1. 1 = λ + µ2x 2 = λ + µ2y 3 = λ x y + z = 1 x 2 + y 2 = 1 Calculus 2-2006 Uge 47.2-33

To betingelser Eksempel 5 - fortsat Løsningen giver relevante punkter (x,y,z) = ( 2 29, 5, 1 + 7 ) 29 29 (x,y,z) = ( 2 29, 5 29, 1 7 29 ) Calculus 2-2006 Uge 47.2-34

To betingelser Eksempel 5 - fortsat Løsningen giver relevante punkter (x,y,z) = ( 2 29, 5, 1 + 7 ) 29 29 (x,y,z) = ( 2 29, 5 29, 1 7 29 ) Ved indsættelse i f = x + 2y + 3z fås 3 + 29 og 3 29. Det første punkt er maksimum og det andet punkt er minimum. Calculus 2-2006 Uge 47.2-34

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 Minimer funktionen f(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 under bibetingelsen 2x + y + z = 1. Calculus 2-2006 Uge 47.2-35

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 Minimer funktionen f(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 under bibetingelsen 2x + y + z = 1. Løsning f angiver kvadratet for afstanden fra 0 til planen givet ved bibetingelsen. Fra lineær algebra ved vi at minimum antages. Kandidater til minimumspunkt findes ved Lagrange metoden. Calculus 2-2006 Uge 47.2-35

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - fortsat Lagrange metoden anvendes på funktionen f(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 under bibetingelsen g(x,y,z) = 2x + y + z = 1. Calculus 2-2006 Uge 47.2-36

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - fortsat Lagrange metoden anvendes på funktionen f(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 under bibetingelsen g(x,y,z) = 2x + y + z = 1. Løsning De partielle afledede er f x = 2x,f y = 2y,f z = 2z g x = 2,g y = 1,g z = 1 Calculus 2-2006 Uge 47.2-36

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - fortsat Lagrange ligningssystem bliver 2x = 2λ 2y = λ 2z = λ 2x + y + z = 1 Calculus 2-2006 Uge 47.2-37

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - fortsat Lagrange ligningssystem bliver 2x = 2λ 2y = λ 2z = λ 2x + y + z = 1 Løsningen giver multiplikator λ = 1 3 og minimumspunkt/værdi (a,b,c) = ( 1 3, 1 6, 1 6 ), f(a,b,c) = 1 6 Calculus 2-2006 Uge 47.2-37

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - alternativt Løs bibetingelsen, z = 1 2x y og minimer funktionen h(x,y) = f(x,y, 1 2x y) = x 2 + y 2 + (1 2x y) 2 = 5x 2 + 2y 2 + 4xy 4x 2y + 1 Calculus 2-2006 Uge 47.2-38

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - alternativt Løs bibetingelsen, z = 1 2x y og minimer funktionen h(x,y) = f(x,y, 1 2x y) = x 2 + y 2 + (1 2x y) 2 = 5x 2 + 2y 2 + 4xy 4x 2y + 1 Løsning De partielle afledede er h x = 10x + 4y 4,h y = 4x + 4y 2 Calculus 2-2006 Uge 47.2-38

Opgave Matematik Alfa 1, August 2000 Opgave 7 - alternativt Løs bibetingelsen, z = 1 2x y og minimer funktionen h(x,y) = f(x,y, 1 2x y) = x 2 + y 2 + (1 2x y) 2 = 5x 2 + 2y 2 + 4xy 4x 2y + 1 Løsning De partielle afledede er h x = 10x + 4y 4,h y = 4x + 4y 2 Det kritiske punkt (a,b) = ( 1, 1 ) giver minimums punkt/værdi 3 6 (a,b,c) = ( 1, 1, 1), f(a,b,c) = 1. 3 6 6 6 Calculus 2-2006 Uge 47.2-38