Tienes la expresión de la función:
P(m,n) = 4,5*m + 5*n - 0,5*m2 - n2 - 0,25*m*n,
y observa que la función es diferenciable para todo valor de las variables independientes m y n.
Luego, planteas las expresiones de las funciones derivadas parciales primeras, y queda:
Pm(m,n) = 4,5 - m - 0,25*n (1),
Pn(m,n) = 5 - 2*n - 0,25*m (2).
Luego, planteas las expresiones de las funciones derivadas parciales segundas, y queda:
Pmm(m,n) = -1 < 0,
Pmn(m,n) = -0,25,
Pnm(m,n) = -0,25,
Pnn(m,n) = -2,
y observa que las cuatro expresiones son continuas para todo valor de m y de n.
a)
Planteas la condición de punto estacionario (posible máximo o posible mínimo) de la función, y queda el sistema de ecuacioens:
Pm(m,n) = 0,
Pn(m,n) = 0,
sustituyes las expresiones señaladas (1) (2), y queda:
4,5 - m - 0,25*n = 0,
5 - 2*n - 0,25*m = 0,
restas 4,5 en ambos miembros de la primera ecuación, restas 5 en ambos miembros de la segunda ecuación, y queda:
-m - 0,25*n = -4,5,
-2*n - 0,25*m = -5,
multiplicas por -4 en todos los términos de ambas ecuaciones, ordenas términos en las egunda ecuación, y queda:
4*m + n = 18, de aquí despejas: n = 18 - 4*m (3)
m + 8*n = 20;
luego, sustituyes la expresión señalada (3) en la segunda ecuación, distribuyes su segundo término, reduces términos semejantes, y queda:
-31*m + 144 = 20, restas 144 en ambos miembros, luego divides por -31 en ambos miembros, y queda: m = 4 h;
luego, reemplazas este último valor remarcado en la ecuación señalada (3), resuelves, y queda: n = 2 h.
Luego, tendrías que evaluar las expresiones de las funciones derivadas segundas para los valores críticos remarcados, pero observa que esta tarea no es necesaria, ya que las cuatro derivadas parciales segundas son constantes;
luego, planteas la expresión del discriminante hessiano para los valores estacionarios, y queda:
H(4,2) = Pmm(4,2)*Pnn(4,2) - Pmn(4,2)*Pnm(4,2), reemplazas valores, y queda:
H(4,2) = (-1)*(-2) - (-0,25)*(-0,25), resuelves, y queda:
H(4,2) = 1,9375 > 0;
luego, según el Criterio de las Derivadas Segundas, tienes que la función alcanza un Máximo para los valores estacionarios remarcados, dado que el discriminante hessiano toma un valor positivo para ellos, y que la función derivada parcial segunda toma un valor negativo.
b)
Evalúas la expresión de la función para los valores estacionarios que tienes remarcados, y queda:
P(4,2) = 4,5*4 + 5*2 - 0,5*42 - 22 - 0,25*4*2, resuelves en cada término, y queda:
P(4,2) = 18 + 10 - 8 - 4 + 2, resuelves, y queda:
P(4,2) = 18, que es el valor máximo que alcanza la función.
Espero haberte ayudado.