Enunciado

Determine os valores máximos e mínimos locais e pontos de dela da função.

f x , y = x 4 + y 4 - 4 x y + 2

Passo 1

Neste exercício, precisamos encontrar e classificar os pontos críticos da função. Vamos calcular as derivadas parciais, resolver o sistema das equações para encontrar os valores de  x  e  y , em seguida, usar o segundo teste de derivada.

Para encontrarmos os pontos críticos deveremos fazer:

f x = 0

E

f y = 0

Depois deveremos testar esses pontos críticos na seguinte equação:

D x , y = f x x ⋅ f x y - f x y 2

Podem ocorrer três casos:

  1. D ( a , b ) > 0   e   f x x a , b > 0 então f ( a , b ) é um mínimo local.
  2. D a , b > 0   e   f x x a , b < 0 então f ( a , b ) é um máximo local.
  3. D a , b < 0   então f ( a , b ) não é nem mínimo e nem máximo local.

Então vamos comer a encontrar as derivadas da nossa função:

f x , y = x 4 + y 4 - 4 x y + 2

Passo 2

Ok, nosso primeiro passo vai ser fazer cada uma das derivadas parciais.

f x , y = x 4 + y 4 - 4 x y + 2

Derivando em relação a x :

f x = 4 x ³ - 4 y

Agora em relação a y :

f y = 4 y 3 - 4 x

Derivando f x :

f x = 4 x ³ - 4 y

A gente tem:

f x x = 12 x 2

E derivando em relação a y :

f x y =   - 4

Derivando f y :

f y = 4 y 3 - 4 x

f y y = 12 y ²

Passo 3

Para f x = 0 , chegamos a:

f x = 4 x ³ - 4 y

E

0 = 4 x 3 - 4 y

x 3 = y

E para f y = 0 :

f y = 4 y 3 - 4 x

0 = 4 y 3 - 4 x

y 3 = x

Isso só é verdade se:

x = 0

E

x = ± 1

Então:

y = 0

E

y = ± 1

Passo 4

Os pontos críticos são:

0,0 ,   1,1 ,   ( - 1 , - 1 )

Para determinar a característica desses pontos, vamos calcular o D

D = f x x f y y - f x y 2

Para cada ponto!

Para ( 0,0 ) :

0,0

D =   - 16 < 0

Então é um ponto de sela.

Para ( 1,1 ) :

1,1

D = 12 ⋅ 12 - - 4 2

D = 128 > 0   e   f x x > 0

Então um minimo local e :

- 1 , - 1

D = 128

Também um minimo local.

Resposta

0,0 → D =   - 16 → p o n t o   d e   s e l a

1,1 → D = 128 → m í n i m o   l o c a l

- 1 , - 1 →     D = 128 → m í n i m o   l o c a l

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