f ( x , y ) = ( x − y ) ( 16 − x y ) = 16 x − x 2 y − 16 y + x y 2 f(x, y)=(x-y)(16-xy)=16x-x^2y-16y+xy^2 f ( x , y ) = ( x − y ) ( 16 − x y ) = 16 x − x 2 y − 16 y + x y 2
Find the critical point(s)
f x = 16 − 2 x y + y 2 , f y = − 16 + 2 x y − x 2 f_x=16-2xy+y^2, f_y=-16+2xy-x^2 f x = 16 − 2 x y + y 2 , f y = − 16 + 2 x y − x 2
{ f x = 0 f y = 0 = > { 16 − 2 x y + y 2 = 0 − 16 + 2 x y − x 2 = 0 = > \begin{cases}
f_x=0 \\
f_y=0
\end{cases}=> \begin{cases}
16-2xy+y^2=0 \\
-16+2xy-x^2=0
\end{cases}=> { f x = 0 f y = 0 => { 16 − 2 x y + y 2 = 0 − 16 + 2 x y − x 2 = 0 => = > { ( y − x ) ( y + x ) = 0 − 16 + 2 x y − x 2 = 0 => \begin{cases}
(y-x)(y+x)=0 \\
-16+2xy-x^2=0
\end{cases} => { ( y − x ) ( y + x ) = 0 − 16 + 2 x y − x 2 = 0 Critical points: ( − 4 , − 4 ) , ( − 4 , 4 ) , ( 4 , − 4 ) , ( 4 , 4 ) (-4,-4),\ (-4,4),\ (4,-4),\ (4,4) ( − 4 , − 4 ) , ( − 4 , 4 ) , ( 4 , − 4 ) , ( 4 , 4 )
Second Derivatives Test
f x x = − 2 y , f x y = f y x = − 2 x + 2 y , f y y = 2 x f_{xx}=-2y, f_{xy}=f_{yx}=-2x+2y, f_{yy}=2x f xx = − 2 y , f x y = f y x = − 2 x + 2 y , f yy = 2 x
D = ∣ f x x f x y f y x f y y ∣ = ∣ − 2 y − 2 x + 2 y − 2 x + 2 y 2 x ∣ = D=\begin{vmatrix}
f_{xx} & f_{xy} \\
f_{yx} & f_{yy}
\end{vmatrix}=\begin{vmatrix}
-2y & -2x+2y \\
-2x+2y & 2x
\end{vmatrix}= D = ∣ ∣ f xx f y x f x y f yy ∣ ∣ = ∣ ∣ − 2 y − 2 x + 2 y − 2 x + 2 y 2 x ∣ ∣ =
= − 4 x y − 4 y 2 + 8 x y − 4 x 2 = − 4 ( x 2 − x y + y 2 ) =-4xy-4y^2 +8xy-4x^2=-4(x^2-xy+y^2) = − 4 x y − 4 y 2 + 8 x y − 4 x 2 = − 4 ( x 2 − x y + y 2 )
x 2 − x y + y 2 > 0 , x ∈ R , y ∈ R = > x^2-xy+y^2>0, x\in\R, y\in \R=> x 2 − x y + y 2 > 0 , x ∈ R , y ∈ R =>
= > D ( x , y ) < 0 , x ∈ R , t ∈ R =>D(x,y)<0, x\in\R, t\in \R => D ( x , y ) < 0 , x ∈ R , t ∈ R All critical points are saddle points.
( − 4 , − 4 ) : (-4,-4): ( − 4 , − 4 ) :
f ( − 4 , − 4 ) = ( − 4 − ( − 4 ) ) ( 16 − ( − 4 ) ( − 4 ) ) = 0 f(-4,-4)=(-4-(-4))(16-(-4)(-4))=0 f ( − 4 , − 4 ) = ( − 4 − ( − 4 )) ( 16 − ( − 4 ) ( − 4 )) = 0
( − 4 , 4 ) : (-4,4): ( − 4 , 4 ) :
f ( − 4 , 4 ) = ( − 4 − 4 ) ( 16 − ( − 4 ) ( 4 ) ) = − 256 f(-4,4)=(-4-4)(16-(-4)(4))=-256 f ( − 4 , 4 ) = ( − 4 − 4 ) ( 16 − ( − 4 ) ( 4 )) = − 256
( 4 , − 4 ) : (4,-4): ( 4 , − 4 ) :
f ( 4 , − 4 ) = ( 4 − ( − 4 ) ) ( 16 − 4 ( − 4 ) ) = 256 f(4,-4)=(4-(-4))(16-4(-4))=256 f ( 4 , − 4 ) = ( 4 − ( − 4 )) ( 16 − 4 ( − 4 )) = 256 ( 4 , 4 ) : (4,4): ( 4 , 4 ) :
f ( 4 , 4 ) = ( 4 − 4 ) ( 16 − 4 ( 4 ) ) = 0 f(4,4)=(4-4)(16-4(4))=0 f ( 4 , 4 ) = ( 4 − 4 ) ( 16 − 4 ( 4 )) = 0
Saddle points: ( − 4 , − 4 , 0 ) , ( − 4 , 4 , − 256 ) , ( 4 , − 4 , 256 ) , ( 4 , 4 , 0 ) (-4,-4,0),\ (-4,4,-256),\ (4,-4,256),\ (4,4,0) ( − 4 , − 4 , 0 ) , ( − 4 , 4 , − 256 ) , ( 4 , − 4 , 256 ) , ( 4 , 4 , 0 )
Comments