960 CAPÍTULO 13 Funciones de varias variablesCASEn los ejercicios 1 a 6, identificar los extremos de la funciónreconociendo su forma dada o su forma después de completarcuadrados. Verificar los resultados empleando derivadas parcialespara localizar los puntos críticos y probar si son extremosrelativos.1. g x, y x 1) 2 y 3 22. g x, y 5 x 3 2 y 2 23. f x, y x 2 y 2 14. f x, y 25 x 2 2 y 25. f x, y x 2 y 2 2x 6y 66. f x, y x 2 y 2 10x 12y 64En los ejercicios 7 a 16, examinar la función para localizar losextremos relativos.En los ejercicios 17 a 20, utilizar un sistema algebraico por computadoray representar la superficie y localizar los extremos relativosy los puntos silla.17.13.8 Ejercicios7. f x, y 3x 2 2y 2 6x 4y 168. f x, y 3x 2 2y 2 3x 4y 59. f x, y x 2 5y 2 10x 10y 2810. f x, y 2x 2 2xy y 2 2x 311. z x 2 1xy 2 y 2 2x y12. z 5x 2 4xy y 2 16x 1013. f x, y x 2 y 214. h x, y x 2 y 2 1 3 215. g x, y 4 x y 16. f x, y x y 2z 4xx 2 y 2 118. f x, y y 3 3yx 2 3y 2 3x 2 119. z x 2 4y 2 e 1x2 y 220. z e xyEn los ejercicios 21 a 28, examinar la función para localizar losextremos relativos y los puntos silla.21. h x, y 80x 80y x 2 y 222. g x, y x 2 y 2 x y23. g x, y xy24. h x, y x 2 3xy y 225. f x, y x 2 xy y 2 3x yz43x3yCAS26.27.28.f x, y 2xy 1 2x 4 y 4 1−2z e x sen sin yy6 3πxz 12 x2 y 2 y 2 e1x2x4En los ejercicios 29 y 30, buscar los extremos de la función sinutilizar los criterios de la derivada. Utilizar un sistema algebraicopor computadora y representar gráficamente la superficie.(Sugerencia: Por observación, determinar si es posible que zsea negativo. ¿Cuándo z es igual a 0?)x y429. z 30.x 2 y 22z86423zz x2 y 2 2x 2 y 2Para pensar En los ejercicios 31 a 34, determinar si hay unmáximo relativo, un mínimo relativo, un punto silla, o si la informaciónes insuficiente para determinar la naturaleza de la funciónf x, y en el punto crítico x 0 , y 0 .31. f xx x 0 , y 0 9, f yy x 0 , y 0 4, f xy x 0 , y 0 632. f xx x 0 , y 0 3, f yy x 0 , y 0 8, f xy x 0 , y 0 233. f xx x 0 , y 0 9, f yy x 0 , y 0 6, f xy x 0 , y 0 1034. f xx x 0 , y 0 25, f yy x 0 , y 0 8, f xy x 0 , y 0 10x2zy4y
6. fx, y x y 10x 12y 64xIn Exercises 7–16, examine the function for relative extrema.27. z e x sin y7. fx, y 3x 2 2y 2 6x 4y 16SECCIÓN 13.8 Extremos z de funciones de dos variables 9618. f x, y 3x 2 2y 2 3x 4y 513.8 Extrema of Functions of Two Variables 96113.8 Extrema of 8 Functions of Two Variables 9619. fx, y x 2 5y 2 10x 10y 2813.8 Extrema of Functions of Two Variables 96135. Una función f tiene segundas derivadas parciales continuas en610.una región abierta que contiene el punto crítico (3, 7). La fun-xtiene 2 1Desarrollo de conceptos35.fAx,functiony 2x 2 f has2xycontinuousy 2 2xsecond3partial derivatives on an11. 35. 4zción openfunctionregion xy un fcontaininghas mínimo 2 y 2 continuous 2x en the (3, ycritical 7) second y d point > partial 0 para 3,derivatives7 el . criterio The functionon de an WRITING ABOUT CONCEPTS35. A function f has continuous second partial derivatives las an WRITINGsegundas open derivadas parciales. Determinar el intervalo paraLa figura muestra las 2 curvas de nivel de una función descono-x,12. zhas a minimumregion containing5x 2 4xyat 3, y 2 7 ,theandcritical16xd > 10 0 forpointthe Second3, 7 . ThePartialsfunction 55. WRITINGABOUTThe figure ABOUTCONCEPTSshows the CONCEPTS level curves for an unknown functionopen region containing the critical point 3, 7 . The function Test. 55. Thef xy 3, 7 si f xx 3, 7 2 y f yy 3, 7 8.fcidafigurey f.x, What,showsy. ¿Qué if any,theinformación, informationlevel curvessi canfores beanque givenunknownhay aboutfunctionhasDeterminea minimumtheat alguna, puede13. fx, y x 2 interval3, 7 , andy 2 ford >f0 forxy 3, 7theifSecondf xx 3,Partials7 2Test.and55. The figure shows the level curves for an unknown function f at thehas a minimum at 3, 7 , and d > 0 for the Second Partials Test. fpointx, ydarse A?. What,acerca Explainif any,de f en yourinformationel punto reasoning.can be given about f at theDetermine36. Una fA? Explicar el razonamiento.yy 3, función 7 8.the interval for ff tiene segundas derivadas xy 3, 7 if fparciales xx 3, 7 2 andf x, y . What, if any, information can be given about f at theDetermine the interval for f continuas en unay14. hx, f y xregión abierta 2 yque 2 contiene 1 3 y 6 3πyy 3, 7 8. 2 xy 3, 7 if f xx 3, 7 2 and point A? Explain your reasoning.point A? Explain y your reasoning. y36. A f yy function 3, 7 8. f has continuous el punto second crítico partial (a, derivatives b). Si f xx a, on banyy xy15. 36. g fopen x,yy a, function y b region tiene 4 fcontaining signos has x continuous opuestos, y the criticalsecond ¿qué 16. implica point fx, partial y a, esto? bderivatives x.Explicar. If fy 2xx a, bonandanyy36. A function f has continuous second partial derivatives on openf1In En Exercises los ejercicios 17–20, 37 use a 42, a computer a) hallar algebra los puntos system críticos, to graph b) determinarthe28. zx 22 y 2 e 1 x2 y 2CAS yy a,regionb havecontainingopposite signs,the criticalwhat ispointimplied?a, bExplain.. If f xx a, b andopen region containing the critical point a, b . If f ADAf yy a, b have opposite signs, what is implied? Explain. xx a, b andxf AD Asurface yy losa,extremosb have oppositerelativos,signs,c) indicarwhat islosimplied?puntosExplain.and locate any relative extrema and saddle críticos points. en losAzD ACAS In Exercises 37– 42, (a) find the critical points, (b) test forxCAS cuales InrelativeExercises elextrema,criterio 37– de las segundas derivadas parciales no concluyente,y d) usar4x (c)42,list(a)thefindcriticalthe criticalpoints forpoints,which(b)thetestSecondforCAS In Exercises 37– 42, (a) find the critical points, (b) test for17. relativePartials z extrema, un sistema algebraico por computadora para2trazar la xTest 2función, yfails,(c) 2 1andlist the(d)criticaluse a computerpoints foralgebrawhich thesystemSecondBrelative extrema, (c) list the critical points for which the Second toB CPartialsgraph theTestfunction,fails, clasificando andlabeling(d) useanycualesquiera aextremacomputerandalgebra puntossaddleextremospoints.system toyBPartials Test fails, and (d) use a computer algebra system toC18. puntos fx, silla. y y 3 3yx 2 3y 2 3x 2 Cgraph the function, labeling any extrema 1 and saddle points.graph the function, labeling any extrema and saddle points.19.37. zf fx,x, yyx 2 x4y 3 2 e y 1 3 x2 y37. fx, y x 3 y 2Figure Figura for para 55 55 Figure Figura for para 56 5620.38. 37.zf fx,x, ey y xy x 3 y 33 6x 2 9y 2 12x 27y 19Figure for 55 Figure for 56LaFigurefiguraformuestra55las curvas deFigurenivel deforuna5638. fx, y x 3 y 3 6x 2 9y 2 12x 27y 1956. The figure shows the level curves for an unknown función function des-39. 38.f fx,x, y y x x 3 11y 3 2 yy 6x 2 44 2 9y 2 12x 27y 1956. Thefconocida x,figurey . What, f(x, showsif y). any,the ¿Qué informationlevel información, curvescan bean si givenunknown es que about hay function alguna, yIn 39. Exercises fx, y 21–28, x 1 examine 2 y 4 256. The figure shows the level curves an unknown 4functionf at thethe function for relative extrema40. 39.f fx,x, y y x xx 1 11 2 2 y 4 yy 2 22 2fpoints puede x, y .A, darse What,B, C, acerca ifandany,D? de information fExplain en los puntos yourcan bereasoning. A, given B, Cabout y D? Explicar f at thef x, y . What,and saddle points.4if any, information can be given about f at the40. fx, y x 1 2 y 2 2points el razonamiento. A, B, C, and D? Explain your reasoning.41. 40.f fx,x, y y x 23 23 x y1 23 232y 2 242.ffx,x, yy xx 2 y 2 223points A,21.23xB,C, and D? Explain your reasoning.41. hx, fx, y 80x x 23 80y y x 2 y 2 42. fx, y x 2 y InEnExerciseslos ejercicios57–59, asketch59, dibujarthelagraphgráficaofdeanunaarbitrary41. fx, y x 23 y 232342. fx, y x 2 y 223223funciónCAS InIn22. En In Exercises los ejercicios 43 y hallar los puntos críticos de la función arbitrariaExercisesf29queandsatisfaga30, examinelas condicionesthe functiondadas.forDecirextremagx, y x43 2 andy 2 44,xfindythe critical points of the function functionExercisesf satisfying57–59,thesketchgiventheconditions.graphStateof anwhetherarbitraryIn Exercises 57–59, sketch the graph of an arbitrary sithelaIn withouty, and,Exercisespor from la forma the43formandde la of44,función, thefindfunction,the criticaldeterminar determinepointssi se whetherof thepresenta afunction functionrelativemáximomaximumfunciónusing ftienehassatisfyingthe anyextremosderivative extremathe giveno puntosor tests, saddleconditions.andsilla.points. use(HayaStatecomputer (Therewhethermuchasarerespuestascorrectas.)algebra manytheIn Exercises 43 and 44, find the critical points of the function function f satisfying the given conditions. State whether the23. and, gx, y xysystem from theo un mínimo or aformrelativeof therelativo minimumfunction,en cada occursdeterminepunto. at eachwhetherpoint.a relative functioncorrect to answers.) graphhas anytheextremasurface.or(Hint:saddleBypoints.observation,(There aredeterminemanyand, from the form of the function, determine whether a relative function has any extrema or saddle points. (There are many24. maximum hx, y or xa 2 relative 3xy minimum y 2 occurs at each point.ifcorrectit is possibleanswers.)maximum or a relative minimum occurs at each point.correct answers.) for z to be negative. When is z equal to 0?)43. f x, y, z x 2 y 3 2 z 1 2 57. f x f x x, y y > 0and y f y fx, y x, y y < < 00para for all todo x, x, y . y.25. 43.fx, y, z x 2 x 2 xy y y 2 3 2 3x z y 1 2 57. f x x,29. Todas xy >las y primeras y segundas 30. derivadas xz2 parciales yz4 0 and f y x, y < 0 for all x, y . 2 244. 43. ffx, y, y, z de f son 0.z9x 2 x y 31 2 z z2 2 1 2 58. 57. All f x x, of y the > first 0 and and f y second x, y < partial 0 for all derivatives x, y . of f are 0.44. fx, y, z 9 xy 1 z 2 258. All xof x f x 0, 2 the y0 2 first and second partial derivatives f y 0, 0 02 yof 2 f are 0.44. fx, y, z 9 xy 1 z 2 259. 58. f xAll of 0 the 0, first f yand 0second 0 partial derivatives of f are 0.En In los Exercises ejercicios 45–54, 4a find 54, hallar the absolute los extremos extrema absolutos of the de function la funciónIn en la región R. (En cada caso, R contiene sus puntos fron-59. f x 0, 0 0, f y 0, 0 0Think About ItIn 0, Exercises ftera.) Utilizar un sistema algebraico por computadora y confirmarlos resultados.x x, y , 31–34, f determine 0,whether there isoverExercisesthe region45–54,R. (Infindeachthecase,absoluteR containsextremathe boundaries.)of the function59. f x 0, 0Use< 0,0, f y x0,<000a relative f x maximum, y a relative yx, minimum, y a saddle point, ora computer algebra system to confirm your results.> 0,> , f y y > 0, y < 0In Exercises 45–54, find the absolute extrema of the functionover the region R. (In each case, R contains the boundaries.) Use< 0, x < 0f < 0,> insufficient x x, ya computer algebra system to confirm your results.information > 0, x > to 0 , determine f y x, y > 0, y < 0over the region R. (In each case, R contains the boundaries.) Use< 0, x < 0f x x, ythe < 0, nature y > of 0 the functiona computer algebra systemyto confirm your results.f xx x, y f yy x, y <f x, yf 0, y f xy x, y para todo x, y.45. fx, y x 2 4xy 5at xx the y >critical 0, f yyxpoint> y 0 , <x0,f y0 , yand x,0 .f y > 0, y < 0xy x, < y0,y 0 for > 0all x, y .3f45. f x, y x 2 4xy 5xx x, y > 0, f yy x, y < 0, and f xy x, y 0 for all x, y .f45. Rfx, y x, y x 2 :31 4xyx 5xx x, y > 0, f yy x, y < 0, and f xy x, y 0 for all x, y .4, 0 y 231. f xx x 0 , y 0 9, f yy x 0 , y 0 4, f xy x 0 , y 0 6R x, y : 1xx 4, 0 y 246. fx, R y x, xy 2 : 1xy, xR 4, 0x, y y: x 2 2, y 132. CAPSTONE f xx x 0 , y 0 3, f yy x 0 , y 0 8, f xy x 0 , y 0 246. f x, y x 2 xy, R x, y : x 2, y 147. 46.fx, y 12 x 2 3x xy, R2yx, y : x 2, y 1CAPSTONE33. 60. CAPSTONE Para discusiónf xxConsider x 0 , y 0the 9, functions f yy x 0 , y 0 6, f xy x 0 , y 0 1047. fx,fR:x,yThe y 12triangular 3x 2y47. fx, y 12 3xregion 2y60.in the xy-plane with vertices 2, 0 , 34. Consider the functions60. fConsiderarxxfx 0x, , y 0x25, the 2 las functions funciones yf 2yyyx 0gx, , y 0y 8, x 2 f xyyx 2 0., y 0 10R:R:LaThe0, región 1triangular, andtriangular 1, 2regionenineltheplanoxy-planeconwithvérticesvertices(2, 0),2,(0,01),R: The region in the xy-plane with vertices 2, 0 , f x, y x 2 y y gx, y x 2 y 2 .(a) Show that both functions have a critical point at 0, 0 .48. fx, y0,y1, 12, and 1, 2f x, y x 2 y 22 y g x, y x 2 y 2 .0, 1 , 2x and 1, y 2(a)(b) Explain how f and g behave differently at this critical48. fx,fR:x,yThe y triangular 2x2xyy 2Show that both functions have a critical point at 0, 0 .(a) Demostrar Show that que both ambas functions funciones have tienen a critical un punto point at crítico 0, 0 en .48. fx, y y 2region 2in the xy-plane with vertices 2, 0 ,(b) Explainpoint.how f and g behave differently at this criticalR:R:LaThe0, región 1triangular, andtriangular 1, 2regionenineltheplanoxy-planeconwithvérticesvertices(2, 0),2,(0,01),(b)(0,Explain0).how f and g behave differently at this criticalR: The region in the xy-plane with vertices 2, 0 , b) Explicar point.49. fx, y0,y1, 12, and 1, 2point. cómo f y g se comportan de manera diferente en0, 1 , 3x and 2 1, 2y24yeste punto crítico.49. fx,fR:x,yThe y 3xregion 2 2 2yin 2 the2 4y49. fx, y 3x 2 2y 2 xy-4y plane bounded by the graphs of y x 2R:R:LaTheandregión regiony 4en ineltheplanoxy-plane acotadaboundedporbylasthegráficasgraphsdeofyy xx 2 2yTrue or False? In Exercises 61–64, determine whether theR: The region in the xy-plane bounded by the graphs of y x ¿Verdadero o falso? En los ejercicios 61 a 64, determinar si la50. yandTruey442statementor False?is trueInorExercisesfalse. If it61–64,is false,determineexplain whywhetheror givetheanfx, and y y2x 4True or False? In Exercises 61–64, determine whether the2xy y 2statementexampledeclaraciónthatis true esshowsverdadera oritfalse.is false.o If falsa. it is false, Si es explain falsa, explicar why or por give qué ano50. fx,fR:x,yThe y 2xregion 2xyin the yxy-2statement is true or false. If it is false, explain why or give an50. fx, y 2x 2xy y 2plane 2bounded by the graphs of y x 2 example dar un ejemplo that shows que it demuestre is false. que es falsa.61. If f has a relative maximum at x then fR:R:LaTheandregión regionen el plano acotada por las gráficas de y x 2 y0 , y 0 , z 0 , x x 0 , yy 1in the xy-plane bounded by the graphs of y x 2 example that shows it is false.0R: The region in the xy-plane bounded by the graphs of y x 61. IffSi tiene un máximo relativo en x , entonces ƒ x(x , y 0)51. yand 1y xf0 ,hasya relative0 0.maximum at x 0 , y 0 , z 0 , then f x x 0 , yy 1261. If f has a relative maximum at x 0fx, and y x 2 2xy y 2 , R x, y : ƒ y(x , y 0) 0.52. f x, y x, y x 2, ≤ 2, y 1f y x 0 , y 0 0.0 , y 0 , z 0 , then f x x 0 , yy 1051. fx, y x 2 2xy y 2 , R x, y : x 2, y ≤ 1 1 62. If f y fx 0 x, 0y, 0 y 00. f y x 0 , y 0 0, then f has a relative maximum at51.fx, y x 2 2xy y 2 ,, R x, y :: x 2 x y 2 2, y81 62. If Si xf0 , x yx(x 0 0 ,, z y 0 0 .) = f y (x x 0 , y 0 ) = 0, 0, entonces then f has f tiene a relative un máximo maximum relativo52. fx,f x,yy x 2 2 2xy 4xy y 2 2 , R x,x, yy: x 2 2 y 2 2 862. If f then f has a relative maximum 52.≤ 8en x 0 , (x y x x0 , 0 , y zy 0 . 0 f y x 0 , y 0 0,fx, y x 2 2xy y 2 , R x, y : x 2 y 2 8, z 0).53. fx, y63. Between x 0 , y 0 , z 0 any . two relative minima of f, there must be at least one53. fx, f x, yy x 2 4xy1) 4xyy 2 163. Betweenrelative Entre cualesquiera maximumany two relativeof dos f. mínimos minima relativos of f, there de must f, aquí be at debe least estar oneal53. fx, y x x 2 1)y y 2 163. Between any two relative minima of f, there must be at least one1relativeR x, y x: 2 0 xy 2 1, 10 y 164. Ifmenosf is continuousun maximum máximo offorrelativo f.relative maximum of all f. x andde f.y and has two relative minima,R x, y y : 0 ≤ x ≤ 1, 1, 0 ≤ y ≤ 1 1R x, y : 0 64.4xyx 1, 0 y 1Ifthen Si fis es fcontinuousmust continua have para atforleastall todo xoneand x relative y yand y tiene maximum.has dos two mínimos relative minima,64. If f is continuous for all x and y and has two relative relativos, minima,54. fx, ythen entonces f must f debe have tener at least un one máximo relative relativo maximum. por lo menos.54. fx, f x, yy x 2 4xy14xyy 2 1then f must have at least one relative maximum.54. fx, y x x 2 11y y 2 11R x, y x: 2 x 1 0, y 2 y 10, x 2 y 2 1R x, y y : x ≥ 0, y ≥ 0, x 2 y 2 ≤ 1 1R x, y : x 0, y 0, x 2 y 2 13
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