4)
Tienes una función de dos variables, cuya expresión es: f(x,y) = 2x - y, que es continua y diferenciable en R2, pero observa que te piden estudiar sus extremos en una región cerrada y acotada, cuya representación gráfica es un disco circular con centro en el origen y radio √(2), por lo tanto tienes el Teorema que te asegura que la función presenta Máximo Absoluto y Mínimo Absoluto en en la región, y éstos puntos pueden encontrarse en su interior, o en su frontera, por lo que estudias las dos opciones por separado.
a)
Región interior: x2 + y2 < 2.
Plantea las expresiones de las derivadas parciales:
fx = 2,
fy = -1;
y como no toman el valor cero, tienes que la gráfica de la función no presenta puntos críticos en la región interior.
b)
Frontera: x2 + y2 = 2,
que es una curva de nivel de la función diferenciable en R2 cuya expresión es:
g(x,y) = x2 + y2,
cuyas derivadas parciales quedan expresadas:
gx = 2x,
gy = 2y;
luego, recuerda la condición de extremo en el Método de los Multiplicadores de Lagrange: el gradiente de la función, y el gradiente de la restricción son colineales, por lo que puedes plantear que uno de ellos es múltiplo del otro, lo que conduce a que las derivadas parciales de las funciones son, correspondientemente, una múltiplo de la otra, en el punto extremo que pertenece a la frontera de la región, por lo que tienes el sistema de ecuaciones:
gx = λ*fx
gy = λ*fy
g(x,y) = 2;
sustituyes expresiones, y queda:
2x = 2*λ, aquí haces pasaje de factor como divisor, y queda: x = λ (1),
2y = -1*λ, aquí haces pasaje de factor como divisor, y queda: y = -(1/2)*λ (2),
x2 + y2 = 2;
luego, sustituyes las expresiones señaladas (1) (2) en la tercera ecuación, resuelves las potencias, y queda:
λ2 + (1/4)*λ2 = 2, reduces términos semejantes, y queda:
(5/4)*λ2 = 2, multiplicas en ambos miembros de la ecuación por 4/5, y queda:
λ2 = 8/5, haces pasaje de potencia como raíz, y tienes dos opciones:
1°)
λ = -√(8/5), reemplazas en las ecuaciones señaladas (1) (2) y tienes el punto crítico: A( -√(8/5) . (1/2)√(8/5) );
2°)
λ = √(8/5), reemplazas en las ecuaciones señaladas (1) (2) y tienes el punto crítico: B( √(8/5) . -(1/2)√(8/5) );
luego, evalúas en la función, y tienes:
f( -√(8/5) . (1/2)√(8/5) ) = 2*( -√(8/5) ) - (1/2)√(8/5) = -2*√(8/5) - (1/2)*√(8/5) = -(5/2)*√(8/5), para el punto crítico A,
f( √(8/5) . -(1/2)√(8/5) ) = 2*√(8/5) - ( -(1/2)√(8/5) ) = 2*√(8/5) + (1/2)*√(8/5) = (5/2)*√(8/5), para el punto crítico B;
y como tienes que el valor de la función en el punto B es mayor que el valor de la función en el punto A, puedes concluir que:
la gráfica de la función presenta Máximo Absoluto en el punto: B( √(8/5) . -(1/2)√(8/5) ), y para él la función toma el valor: (5/2)*√(8/5);
la gráfica de la función presenta Mínimo Absoluto en el punto: A( -√(8/5) . (1/2)√(8/5) ), y para él la función toma el valor: -(5/2)*√(8/5).
Espero haberte ayudado.