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Cálculo Multivariable: Derivadas Parciales, Gradiente y Hessiana (Matemáticas I), Apuntes de Matemáticas

Documento que contiene ejercicios y soluciones sobre el cálculo de derivadas parciales, derivadas succesivas, vector gradient y matriz hessiana de funciones multivariables. El documento pertenece al curso de matemáticas i del año académico 2012-2013.

Tipo: Apuntes

2012/2013

Subido el 14/07/2013

carrerpelayo
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bg1
Matemàtiques I. Curs 2012-2013
- 1 -
Pràctica 7. Funcions de n variables (II):
Derivades parcials i gradient. Derivades successives i hessiana
Objectiu:
Calcular derivades parcials i derivades successives.
Determinar el vector gradient i la matriu hessiana.
Exercicis:
1. Calculeu les derivades parcials de les següents funcions:
a)
( )
(
)
3 4
, cos
f x y x y
= +
b)
( )
3
, ,
x y
f x y z xe yz
+
= +
2. Calculeu el vector gradient de les següents funcions en els punts indicats:
a)
( )
3 2
, 5
=
en el punt
(
)
2,3
b)
( )
2 2
,
x y xy
f x y
x y
=+
en el punt
(
)
1, 2
c)
( )
2
6
, , ln xy
f x y z
x z
=
en el punt
(
)
4,3, 1
d)
( )
2 3
3 2
, ,
x y z
f x y z
x y z
+ +
=
+ +
en el punt
(
)
1, 0,1
3. Donades les següents funcions, calculeu les derivades successives que es demanen:
a)
(
)
(
)
(
)
, sin cos
f x y x y x y
= + +
,
( ) ( ) ( )
2 2 3
2
, , ,
, ,
f x y f x y f x y
x y y x x
x
b)
( )
4 3 2 2
, , 2 6 12 3
f x y z x xy y yz z
= + + + +
,
( ) ( ) ( )
2 2 3
, , , , , ,
, ,
f x y z f x y z f x y z
y z z x y x y
.
4. Determineu la matriu hessiana de les següents funcions i avalueu-les en els punts que
s’indiquen:
a)
( )
(
)
2 4
, ln
f x y x y
= +
en el punt
(
)
1,3
b)
( )
2
,
xy
f x y e
=
en el punt
(
)
0, 2
c)
( )
3 2 5
, , , 4 6
f x y z t x yz t
= +
en el punt
(
)
2,3,1,4
pf2

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¡Descarga Cálculo Multivariable: Derivadas Parciales, Gradiente y Hessiana (Matemáticas I) y más Apuntes en PDF de Matemáticas solo en Docsity!

Matemàtiques I. Curs 2012-

  • 1 -

Pràctica 7. Funcions de n variables (II):

Derivades parcials i gradient. Derivades successives i hessiana

Objectiu :

  • Calcular derivades parcials i derivades successives.
  • Determinar el vector gradient i la matriu hessiana.

Exercicis:

1. Calculeu les derivades parcials de les següents funcions:

a) ( ) ( )

3 4 f x y , = cos x + y

b) ( )

3 , ,

x y f x y z xe yz

= +

2. Calculeu el vector gradient de les següents funcions en els punts indicats:

a) ( )

3 2

f x y , = 5 x y en el punt ( −2,3)

b) ( )

2 2 ,

x y xy f x y x y

en el punt ( 1, − 2 )

c) ( )

2

, , ln

xy f x y z x z

en el punt ( 4,3, − 1 )

d) ( )

2 3

3 2

x y z f x y z x y z

en el punt ( 1, 0,1)

3. Donades les següents funcions, calculeu les derivades successives que es demanen:

a) f ( x y , ) = sin ( x − y ) + cos( x + y ) ,

2 2 3

2

f x y f x y f x y

x^ x y^ y x x

∂^ ∂ ∂^ ∂ ∂ ∂

b) ( )

4 3 2 2 f x y z , , = x + 2 xy + y + 6 yz + 12 z − 3 ,

2 2 3 , , , , , , , ,

f x y z f x y z f x y z

y z z x y x y

.

4. Determineu la matriu hessiana de les següents funcions i avalueu-les en els punts que

s’indiquen:

a) ( ) ( )

2 4

f x y , = ln x + y en el punt ( 1,3)

b) ( )

2 ,

xy

f x y = e en el punt ( 0, 2)

c) ( )

3 2 5

f x y z t , , , = 4 x + yz − 6 t en el punt ( 2,3,1, 4)

Matemàtiques I. Curs 2012-

  • 2 -

Solucions:

1.

a)

3 sin , 4 sin

f x y f x y x x y y x y x y

b)

f x y z (^) x y f x y z (^) x y f x y z e x xe z yz x y y

2.

a) ∇ f ( −2,3 ) = ( 540, − 240 )

b) ∇ f (1, − 2 ) =( 14,1)

c) ( )

f

d) ∇ f (1, 0,1 ) = ( −1, 0,1)

3.

a)

2

2

sin cos

f x y x y x y x

2 , sin cos

f x y x y x y x y

3 , cos sin

f x y x y x y y x x

b)

2 , , 6

f x y z

y z

2 , , 0

f x y z

z x

3 , , 12

f x y z y y x y

4.

a) ( )

Hf

 −^ − 

b) ( )

Hf

c) ( )

Hf

= ^ 