Citat:
Ursprungligen postat av
Riemannhypotesen
Hitta stationära punkter till funktionen f(x,y)=(x^2+y^2)(xy+1).
Jag har deriverat:
f'x(x,y)=3x^2y+2x+y^3
f'y(x,y)=3y^2x+2y+x^3
Jag började med att faktorisera så att x(3xy+2+y^3) och fann att (0,0) är en lösning. Men sedan vet jag inte riktigt hur jag ska gå vidare för att hitta resterande? Tack!
Här är lösningen:
http://www.wolframalpha.com/input/?i=3y%5E2x%2B2y%2Bx%5E3%2C+3x%5E2y%2B2x%2By%5E3
Dvs (0,0) (sqrt(0,5);-sqrt(0,5)) (-sqrt(0,5);sqrt(0,5))
Din utbrytning är felaktig. 3x^2y+2x+y^3 är inte samma som x(3xy+2+y^3). Dock är det ju ganska lätt att se på en gång att (x,y)=(0,0) löser båda ekvationerna. Men sen då? Kommer faktiskt inte vidare själv så här. Däremot kan jag lösa den på ett annat sätt:
Inför polära koordinater:
x = r cos(θ)
y = r sin(θ).
Då blir
x^2 + y^2 = r^2
x y = r^2 sin(θ) cos(θ) = r^2 sin(2 θ)/2
Så f(x,y) blir alltså
F(r,θ) = f(x,y) = r^2 ( r^2 sin(2 θ)/2 + 1)
Detta är samma funktion som f(x,y) fast uttryckt i polära koordinater istället för euklidiska. De stationära punkterna fås nu av villkoren ∂F/∂r=0 och ∂F/∂θ=0, dvs
1.... ∂F/∂r = 2 r^3 sin(2 θ) + 2 r = 2 r ( r^2 sin(2 θ) + 1 ) = 0
2.... ∂F/∂θ = 2 r^4 cos(2 θ) = 0
Fortfarande är det lätt att se att r=0 löser båda villkoren (vilket ger x=y=0). Men om r≠0 ger ekvation 2 att
cos(2 θ) = 0
som har 4 lösningar i -π < θ ≤ π, dvs
θ = ±π/4
θ = ±3π/4
Men löser någon av dessa även ekvation 1? Detta ger ett villkor på r. Det finns fyra θ att testa.
θ = π/4 och θ = -3π/4 ger båda att sin(θ)=1, varför ekvation 1 blir
2 r ( r^2 + 1 ) = 0
Detta har inga reella lösningar för r (utom r=0 som vi redan har).
Men θ = -π/4 och θ = 3π/4 ger båda att sin(θ)=-1 vilket ger
2 r ( -r^2 + 1 ) = 0
med den nya (dubbel-) roten r=1.
Vi har nu alltså tre lösningar:
i.... r = 0, dvs x = y = 0
ii... r = 1 och θ = -π/4, dvs x = 1/√2 och y = -1/√2
iii.. r = 1 och θ = 3π/4, dvs x = -1/√2 och y = 1/√2
-----
Edit: dxdp var visst före med samma idé. Borde kanske inte heller ha löst hela uppgiften. Frågan var ju om hur man kommer vidare.