Me podrian ayudar con el ejercicio
Cual es el valor de angulo θ para el cual la derivada direccional de f(x,y)=√25-x^2-y^2 en el punto (1,2) es minimo y cual es el valor maximo
Observa que el dominio de la función es: D = { (x,y) ∈ R2: x2 + y2 ≤ 25 }, cuya representación gráfica es un disco circular cerrado, con centro en el origen y radio 5.
fx(x,y) = - x/√(25 - x2 - y2),
fy(x,y) = - y/√(25 - x2 - y2)
observa que ambas derivadas parciales son continuas en el dominio, excepto en los puntos de su frontera, y observa además que son continuas en un entorno del punto de coordenadas A(1,2), por lo que tenemos que la función es diferenciable en dicho entorno.
Luego, evaluamos las derivadas parciales para el punto:
fx(1,2) = - 1/√(20),
fy(x,y) = - 2/√(20),
luego, tenemos que el vector gradiente de la función, evaluado en el punto, queda: ∇f(1,2) = < - 1/√(20) , - 2/√(20) >, cuyo módulo es: || ∇f(1,2) || = 1/2.
Luego, como la función es diferenciable en el punto, tenemos que su derivada en la dirección de un vector unitario u puede escribirse como el producto escalar del gradiente evaluado en el punto por el vector unitario, por lo que planteamos::
Duf(x,y) = ∇f(x,y)•u,
y para el punto A(1,2) queda:
Duf(1,2) = ∇f(1,2)•u = || < - 1/√(20) , - 2/√(20) > || * || u || * cosθ = || < - 1/√(20) , - 2/√(20) > || * 1 * cosθ = || < - 1/√(20) , - 2/√(20) > || * cosθ = (1/2) * cosθ.
Luego, tenemos:
Para la derivada direccional máxima:
cosθ = 1, que corresponde a: θ = 0, con lo que tenemos que el vector gradiente evaluado en el punto y el vector unitario son paralelelos y de igual sentido, por lo que tenemos:
Duf(1,2) = ∇f(1,2)•u = (1/2) * cos0 = (1/2) * 1 = 1/2;
y el vector unitario correspondiente queda expresado:
u = ∇f(1,2) / ||u|| = < - 1/√(20) , - 2/√(20) > / (1/2) = < - 2/√(20) , - 4/√(20) >.
Para la derivada direccional mínima:
cosθ = - 1, que corresponde a: θ = π, con lo que tenemos que el vector gradiente evaluado en el punto y el vector unitario son paralelos y de sentidos contrarios, por lo que tenemos:
Duf(1,2) = ∇f(1,2)•u = (1/2) * cosπ = (1/2) * (- 1) = - 1/2;
y el vector unitario correspondiente queda expresado:
u = - ∇f(1,2) / ||u|| = - < - 1/√(20) , - 2/√(20) > / (1/2) = < 2/√(20) , 4/√(20) >.
Espero haberte ayudado.
