Thomas 11ed , Capítulo 14 , Seção 14.7 , Exercício 36

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Valores extremos e pontos de sela

Enunciado

Exercício 36

Encontre os máximos e minimos absolutos da função f(x,y) na placa retangular [0, 1]x[0, 1].

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Solução

As derivadas parciais da função são iguais a

Diff(f(x,y),x)

Diff(f(x,y),y)

e um primeiro passo é determinar os pontos críticos interiores, isto é, os pontos (x, y) do domínio aberto (0, 1)x(0, 1) que são soluções do sitema

PIECEWISE([``,

Resolvendo o sistema, obtém-se que a função possui um único ponto crítico interior, que é o ponto (1/2, 1/2). Além disso, o valor da função nesse ponto é igual a

f(1/2,1/2)

Resta analisar o comportamento da função na fronteira do domínio. Para isso, vale usar a notação da figura abaixo, em que a fronteira é a união dos quatro segmentos L1, L2, L3 e L4.

[Maple

Ao longo do segmento L1 a função é dada por f(0,y) , com y no intervalo [0, 1]. É claro então que, nesse segmento, o valor mínimo é dado por f(0,1) = -24 e o valor máximo é dado por f(0, 0) = 0.

Ao longo do segmento L2 a função é dada por f(x,0) , com x no intervalo [0, 1]. Novamente, nesse segmento, o valor mínimo é dado por f(1, 0) = -32 e o valor máximo é dado por f(0, 0) = 0.

Ao longo do segmento L3 a função é dada por f(1,y) , com y no intervalo [0, 1]. Derivando, verifica-se que essa função é crescente na variável y, e portanto o valor mínimo é dado por f(1,0) = -32 e o valor máximo é dado por f(1, 1) = -8.

Finalmente, ao longo do segmento L4 a função é dada por f(x,1) , com x no intervalo [0, 1]. Usando novamente a derivada, verifica-se que o valor mínimo é dado por f(0,1) = -24 e o valor máximo é dado por f(sqrt(2)/2,1) .

Resumindo, sobre a fronteira, o valor mínimo é f(1, 0) = -32 e o valor máximo é f(0, 0) = 0.

Finalmente, comparando esses valores com o valor da função no ponto crítico interior, conclui-se que o mínimo absoluto é dado por f(1, 0) = -32 e o máximo absoluto é dado por f(1/2,1/2) .

Vale a pena comparar os resultados da análise acima com o gráfico da função, ilustrado a seguir.

[Maple

 


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Thiago Veríssimo


Publicado em: 30/04/2007
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