Olá Anônimo, obrigado pelo comentário no post sobre maximos e mínimos por Lagrange e pela sujestão para escrever sobre Taylor em 2 variáveis. Assim que tiver tempo (começo de dezembro) o farei.
Sobre a análise da fronteira, é preciso verificar caso a caso. Primeiro, é interessante e não existe problema algum em dividir a borda em "pedaços" e analisar cada pedaço separadamente. Geralmente se faz essa divisão aproveitando-se do formato do domínio.
Por exemplo, muitos livros apresentam funções definidas num contorno triangular, no qual dois catetos se assentam nos eixos coordenados positivos e a hipotenusa corta o quadrante positivo. Vamos supor então que queremos investigar os candidatos a max. e mins. de f(x,y)=2x+y^2 na fronteira triangular, cujos catetos são dados por 0< x < 2, 0 < y <2 e a hipotenusa obedece a equação y=2-x.
Começamos então por verificar o cateto que se estende pelo eixo x de 0 até 2. Imagine que vc está dentro dum carro no ponto inicial (x_i,y_i) = (0,0) e anda até o ponto final (x_f,y_f) = (2,0) seguindo a linha do eixo x. Nesse movimento, sua coordenada y não mudou - foi sempre zero - mas é possível que seu carro tenha subido ou descido uma montanha - em outras palavras, a coordenada z = f(x,y) pode ter mudado (e queremos saber ela atinge ou maxs, ou mins). Um modo então de verificar como nossa função se comporta nessa linha é fazer f(x,0) = 2x com x variando de 0 até 2. Repare que essa função descreve as posições do eixo z que nosso carro atingiu quando estava andando na linha y=0 com x de 0 até 2. O problema agora recai em cálculo 1, pois queremos encontrar maximos e minimos de uma função de uma variável. Como f(x,0) = 2x é linear e crescente, seu mínimo ocorre quando x=0 e portanto o primeiro ponto candidato a mínimo de f(x,y) é P1 = (0,0), e seu máximo ocorre quando x=2, e portanto o ponto candidato a máximo de f(x,y) é P2= (2,0).
Analisar o cateto que está no eixo y segue de modo análogo, lembrando que vamos andar de 0 até 2 com a coordenada x=0 fixa. Assim fazemos f(0,y) = y^2 e analisamos os máximos e mínimos no domínio y\in[0,2].
Talvez a dificuldade esteja em verificar na fronteira da hipotenusa, que está inclinada e não podemos fixar uma variável e analisar quanto varia a outra, como fizemos anteriormente.
O truque está em escrever parametricamente a condição de que quem anda na hipotenusa obedece a equação y = 2-x para x no intervalo de [0,2]. Em outras palavras, sua posição paramétrica é dada (em função da coordenada x) por r(x) = (x,2-x) com x de [0,2]. Testando alguns valores, x=0, obtemos o ponto (0,2) que vai de acordo com nosso triangulo no plano.
Fazendo f(r(x)) obtemos f(r(x))=f(x,2-x)=2x+(2-x)^2. Novamente ficamos com uma variável somente - basta agora aplicar os métodos de cálculo 1 para encontrar os candidatos de máx. e mínimo.
Em suma, essa é a ideia de como analisar os candidatos a máx. e min na fronteira. Se no caso da hipotenusa tivessemos um quarto de circulo, dai seria necessário parametrizar o círculo (x = r cos t, y = r sen t) e dai substituiríamos esses valores de x e y na função f(x,y) = f(rcost,rsent) e analisaríamos novamente como no cálculo 1, mas agora nossa função é do angulo t.
Uma região aparentemente mais complicada continua sendo simples com esse tipo de análise é essa que desenhei na figura abaixo:
Chute uma função e alguns valores da figura e procure seus máximos e mínimos, é um bom exercício. Não se esqueça que só analisamos as fronteiras nesse post, e não os interiores por elas delimitados.
Em suma, o que fizemos em todos os casos foi parametrizar a fronteira e analisar o problema de uma variável, sendo que isso é mais fácil quando a curva é reta - hehehe
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Quaisquer mais dúvidas não hesite em perguntá-las. Um abraço.
terça-feira, 2 de novembro de 2010
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