Enunciado
Álgebra Linear e Geometria Analítica - Anton - Álgebra Linear- Ed: 10º - Capítulo 7.4 - Ex. 7
Use o método do Exemplo 2 para encontrar os valores máximo e mínimo de,
sujeita à restrição
Passo 1
Bora lá! Primeiro passo é deixar essa equação toda aí igual a 1 (no lugar de igual a 16):
Podemos melhor ainda mais isso aí:
Reconhece isso aí? Muito bem, é a equação de uma elipse!!!
Passo 2
Vamos então fazer que:
e
Temos que:
Então:
Passo 3
Agora vamos escrever essa equação na notação matricial que é a forma:
Onde temos:
E como temos nosso :
Da onde eu tirei esse ? Os termos da diagonal principal da matriz são os próprios coeficientes de e de , ou seja, os valores que multiplicam esses dois termos! Beleza, a gente tem e nessa equação aí? Nãaaaao, então a diagonal é .
Já os termos que não estão na diagonal principal da matriz são a metade dos coeficientes do termo misto , ou seja, .
Passo 4
Agora vamos continuar, galera! A gente precisa calcular o polinômio característico da matriz A e ele é dado por:
Bora calcular esse negócio juntos!
Ou seja:
Passo 5
Agora conseguimos calcular os autovetores correspondentes a cada autovalor! Da definição de autovetor, temos:
Portanto, para temos:
Perceba que as colunas da matriz serão combinadas linearmente com os valores de . Basicamente vamos ver um jeito de multiplicar alguma coisa por cada coluna que faz com que a soma delas de zero. Se ta boiando ainda, vem comigo… Olha pras duas colunas da matriz… Agora se a gente multiplicar -1 na primeira coluna e somar com a segunda coluna nós zeramos tudo!! Bingo, é isso que queremos fazer. Então nosso vetor será:
Para teremos a mesma coisa. Então:
Passo 6
É isso galera, encontramos os autovetores, agora precisamos normalizar! Então, normalizando o vetor , temos:
Normalizando o vetor, temos:
Agora vamos substituir esses valores de a e b na nossa equação para achar o nosso . Bom temos:
Então temos que:
Passo 7
Lembra que no começo falamos que e , então, vamos substituir os valores de e para achar e :
Então,
Agora para o sinal negativo temos:
Então,
Passo 8
O nosso menor autovalor é e o autovetor correspondente é:
Então, o valor mínimo é e ele ocorre quando .
Resposta
O valor mínimo é e ele ocorre quando !