Vamos con el ejercicio 467. Observa que f es una función diferenciable (y por lo tanto también continua) en R2, restringida a un dominio que es cerrado y acotado, por lo que tenemos que la función f alcanza máximo absoluto y mínimo absoluto en el dominio, y solo nos falta determinar si estos extremos se encuentran en la región interior del dominio, o si se encuentran en su frontera, por lo que estudiaremos los dos casos por separado.
Tienes la función cuya expresión es: f(x,y) = 2x2 - 3y2 - 2x, cuyo gradiente queda expresado: ∇f = <4x-2,-6y>.
Luego, pasamos a estudiar:
1) Región interior del dominio: Di = { (x,y) ∈ R2: x2 + y2 < 1 }.
Planteamos la condición de punto estacionario (posible máximo o posible mínimo) para una función diferenciable (indicamos con N al vector nulo): ∇f = N, expresamos los vectores con sus componentes y queda: <4x-2,-6y> = <0,0>, luego, por igualdad entre vectores nos queda el sistema de ecuaciones:
4x - 2 = 0, de aquí despejamos: x = 1/2
- 6y = 0, de aquí despejamos: y = 0
por lo que tenemos el punto de coordenadas: A(1/2,0) que pertenece a la región interior del dominio, por lo que lo consideramos como un punto crítico.
2) Frontera del dominio: Df = { (x,y) ∈ R2: x2 + y2 = 1 }.
Observa que la representación gráfica de la frontera del dominio es una circunferencia, a la que podemos considerar como una curva de nivel de la función g, diferenciable en R2, cuya expresión es: g(x,y) = x2 + y2, cuyo vector gradiente queda expresado: ∇g = <2x,2y>, luego planteamos el Sistema de Ecuaciones de Lagrange (indicamos con a al multiplicador real):
4x - 2 = 2ax
- 6y = 2ay
x2 + y2 = 1
Hacemos pasaje de término en la segunda ecuación y queda:
-2ay - 6y = 0, extraemos factor común y queda:
-2y(a + 3) = 0, luego, por anulación de un producto tenemos dos opciones:
2a) -2y = 0, hacemos pasaje de factor como divisor y queda:
y = 0, reemplazamos en las demás ecuaciones y queda:
4x - 2 = 2ax
x2 = 1, de aquí despejamos y tenemos dos opciones:
2a1) x = -1, que al reemplazar en la otra ecuación y resolverla queda: a = 3, por lo que tenemos el punto de coordenadas: B(-1,0);
2a2) x = 1, que al reemplazar en la otra ecuación y resolverla queda: a = 1, por lo que tenemos el punto de coordenadas: C(1,0).
2b) a + 3 = 0, de donde despejamos:
a = -3, reemplazamos en las demás ecuaciones y queda:
4x - 2 = - 6x, de aquí podemos despejar: x = 1/5
x2 + y2 = 1
luego reemplazamos en la última ecuación, resolvemos el término cuadrático numérico y queda:
1/25 + y2 = 1, hacemos pasaje de término y queda:
y2 = 24/25, que nos conduce a dos opciones:
2b1) y = -√(24/25), por lo que tenemos el punto de coordenadas: D( 1/5,-√(24/25) );
2b2) y = √(24/25), por lo que tenemos el punto de coordenadas: E( 1/5,√(24/25) ).
Y para terminar, solo queda que evalúes la función en los puntos críticos A, B, C, D y E, para ver en cuáles de ellos la función alcanza un valor máximo absoluto y en cuáles de ellos alcanza un valor mínimo absoluto.
Espero haberte ayudado.