Bestäm största och minsta värde till funktionen
$$f(x,y)=x^2+y^2-3\ln(2+x+y),$$
i området $D=\{(x,y)\mid x^2+y^2\le\frac18\}$.
Hela analys · 2017-08-18
Uppgift 4
Visa lösningDölj lösning
Inre kritiska punkter uppfyller
$$
0=f_x=2x-\frac{3}{2+x+y},\qquad
0=f_y=2y-\frac{3}{2+x+y}.
$$
Subtraktion ger $x=y$, och insättning ger
$$
2x-\frac{3}{2+2x}=0
\quad\Longleftrightarrow\quad
4x^2+4x=3.
$$
Rötterna $x=-\frac32$ och $x=\frac12$ ger inga punkter i området. Både maximum och minimum antas därför på randen.
Med
$$
x=\frac1{\sqrt8}\cos t,\qquad y=\frac1{\sqrt8}\sin t
$$
fås
$$
\begin{aligned}
h(t)
&=f\!\left(\frac1{\sqrt8}\cos t,\frac1{\sqrt8}\sin t\right)\\
&=\frac18-3\ln\!\left(2+\frac1{\sqrt8}(\cos t+\sin t)\right)\\
&=\frac18-3\ln\!\left(2+\frac12\sin\!\left(t+\frac\pi4\right)\right).
\end{aligned}
$$
Eftersom detta är avtagande som funktion av sinusfaktorn fås
$$
\max h=\frac18-3\ln\frac32,\qquad
\min h=\frac18-3\ln\frac52.
$$