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Analisi Matematica: Esercizi sulle Forme Quadratiche - Prof. Privileggi, Appunti di Matematica Applicata

Una serie di esercizi svolti riguardanti le forme quadratiche in analisi matematica. Gli esercizi affrontano concetti chiave come la rappresentazione matriciale, la classificazione delle forme quadratiche (definite positive, negative, indefinite) e l'applicazione del criterio di sylvester-jacobi. Utile per studenti universitari che desiderano approfondire la comprensione delle forme quadratiche e le loro applicazioni.

Tipologia: Appunti

2021/2022

Caricato il 18/02/2025

ilaaa-bella
ilaaa-bella 🇮🇹

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Allineannone nera variabili
ep
vettore delle derivate parziali primein nvariabili gradiente
derivata seconda con l'Hessian
Tay lor afxflo l'ho dx Efxo dato di per dado
con DX XXo
approssimazione locale di fxin Icon una parabola
PARABOLOIDE
parabola Heyi
Generalizzano il termine quadratico di Ta dx per tirar
Ifo
forame quarandrrantriche
In II QXIV AX DX 2C
XIXe
Ax bxitcxsxztcxs.kz
axsxstbxaxztCXAXatcxs.kz
Età
assxsxstazzxaxztasaXIXztQrsxskalxsixa
i.IE aijxixj
In PS 911941 vai in IIaiffficientidi unamatrice
Anon QUADRATA
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20

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Scarica Analisi Matematica: Esercizi sulle Forme Quadratiche - Prof. Privileggi e più Appunti in PDF di Matematica Applicata solo su Docsity!

Allineannone nera

variabili

e

p

vettore

delle

derivate

parziali prime

in n

variabili

gradiente

derivata seconda

con

l'Hessian

Taylor

a

f x

flo

l'ho dx

E

f

xo dato

di

per

dado

con

DX X Xo

approssimazione

locale
di

f

x in I con

una parabola

PARABOLOIDE

parabola

Hey

i

Generalizzano

il termine

quadratico

di

Ta

dx

per

tirar

I

f

o

forame

quarandrrantriche

In II

Q
XIV
AX DX 2C

XIXe

Ax

bxitcxsxztcxs.kz

axsxstbxaxztCXAXatcxs.kz

Età

assxsxstazzxaxztasaXIXztQrsxskalxsixa

i.IE

aijxixj

In

PS

91

1 941

vai

in

I

I

aiffficienti

di una

matrice

A

non

QUADRATA

A

ai

nn

I

rappresentazione matriciale

di

Q

mediante

A

Inn

quadrata

91

91

1

tn

ii

f

aijxixjex.fi

scalare

can

Et e

XIIspostolcema

vettore

riga

In.si

esempio

in

Q B DI

anni

È

μ

a

a Y

tax

matrice

E

E

Qijxs.fi

esempio

al

rt

al

in

9A

XI

XI

XI

XI

2XIXZXZXZXS

XI

XETHXAXAQBLXs.at

XI

Xi

4 1

2

QCCXI.kz

XI

Xi XIX

2 1

XI

XIthska

matrici

diverse che

definiscono la

stessa forma

quadratica quindi

esistono infinite

matrici che

danno la

stessa f

quad

Ambiguità

Teorema

DQ

B

DI

annette

rappresenti matriciale

a

xk TAX mediante

una

matrice

quadrata

A

nn

tale vappres

l'unica

unica

se

A è simmetrica

In II

il

termine

quadratico

è

definito dalla matrice

Hessiona

Hf è

simmetrica

x

formquadratica formaquod

gradiente

habla

deve

allora

c

e

ftp.ggjggfiftitih

È

e

approssimazione

di

f

in

X al

ordine

f x

fCxolt7f1x dxtIdxtHeCxolaxtoIlldxl12lperdx

DofiIx.x

deista

ott trianizzazione hiberna

Max f

y

f D

DI

funzione obiettivo

min

sub

XE
X

ERI

APERTO

Xinsieme

ammissibile

non ci

sono

punti

di

frontiera

peripotesi

D non

può

essere compatto quindi no

Weierstrass

non è

garantito

una

soluzione

unico approccio disponibile per

max min

globali è

basato su

concavità Convessità f

obiettivo

la

sol se 7

è unica

In

particolare

e

f

IRIDI

1

FOC Ferret TECH OER

gen

MAX

Min

Cond

Suff

del II

ordine

derivata Io net

Hessian

Grafico

di Ta di in

petto

staz

per

Max

è

un

paraboloide

verso

il basso

per

il min è

un

paraboloide orienti verso

l'alto

ovvero a di Hex

bolide

grafico

di

qpy.ae

py

a

natura

di

a

Condizioni necessarie non

sufficienti

per

pati

di Max min

relativi

Ifil

e

f

X DII XE

e

differenziabile classe

a

ossia

piano

tangente al

grafico

di f
in x'e Int

x

con

p.to

di massimo

minimo relativo

per

f

allora

afflitto

etto

fili

e

Axa Y

O

p.to

stazionario

non

vale
il contrario
pieno
tangente e f

in

l orizzonte

fig

p.la

esempi

IIx

y

X

Y

fa 94,

definite

da A

E

I

I

89

6,

è

p.to

di Max ass

Foc

ff

yn

a

unico

2 A x

y

x'ty

A

G

g

I

y

3 f

x

y

X

y

A

f

9

a

ff

any

0 unico

cos'è

p.to

di

sella

a 40

renane

perche è

stazionario

Se F Q definita da dx He I dy

ha

grafico

paraboloide

verso

il

basso

XX

augnax

Urge

saper

studiare il

segno

di

Alda

dx

t

Halt

di

D

è

il

verso del paraboloide

segno

di

fo

quarandarantache

in

Italy

xD

fa

9g

y

911

2

assay

Arx

simmet

Quel

21

sono

A

interpretata

come matrice

hessiana

Hf

Segno

di

Alay

ESITAI

XY

D Ambiguo

cambia

sempre

segno

in

20

70

IN

definisce in modo

inequiv

il

segno

di

Q

x

y

0

Xy

è

positivo

sul

I

e II quadrante

Xy

è

negativo

sul I

e II quadrante

I DI

se

asilo

cambiano i

quadranti

Comunque

sia

Xy

cambia

segno

e

se

asa

è

grande

rispetto ad

asisggrzseafpgilgilauatf.mn

cattivo misto

cambia

il

segno

d

valori

assumono X

e

y

Qualè la

soglia

per

912

che

vende

Alay

disegno

variabile

esempio

1 Caso semplice

neutralizziano

Alay

Ass

X

Arry

allora 1

se

asso

e arso

D

AIX

g

so

Way

10,

D
0,0 augnin

assoluto per

Q

a

se

911

Co e

D X

y

CO

KG

g

Ed

0,0 argnax

assoluto

per

9

È

se

911

cazz

hanno

segno

opposto

7 x

y

0,

Q

x

g

so

Icky

6, ayy

co

I

Piselli

Igiene

caso

delicato

Asl

A

Xy

911K

92

Y

UTILI

se

x

y

to

esempio

benchmark

Ast

0

poniamo

1 e

consideriamo

valori

crescenti

per

cattivo 70

a partire

da

0

e vediamo come

si

deforma

il grafico

di Q

Dove nel I e II quadrante

ossa

dove

Xyco

ì

2

2 Y

x

esempio

precedente ma

usando autovalori e autovettori

Atovalori

eau

caratteristica

detta

DI 0

O

DP

Tr A detta O

TU A

THAI KATIA

21

4 detta

sta

A

1

91220

per

costruzione

da 1

se 9120

D

asco

detta

dearco

esattamente come visto prima A

è indefinita

Autovettori

de_stasi

A

MINI

O ETE

AYI E

AD
ASL

V

ASINI

D

V

Yy

mean

A

attr

1

4

DAL 2 V

D

V2 V

D V

I

y

ad

Definizione

libro

p
Criterio analitico no

autovettori

per

studiare il

segno

di

Qix

y assktasay 20124yd

cattivo perché

cambia

segno

obiettivo

neutralizzarlo

d sembra un

prezzo

troncato

di atb altbltzab

D

idea

D sommiamo e

sottraiamo

gg

yr

2

Xy

I

y

y

911 x'trasaxytoffy

any

_LÌ

yr

assalita

xp

Effy

ty'Lasa

FI

assify'Casa

lazo

quindi

i

segni

di

Ass912,

determiniamo la

natura segno

di Q x

y

soglia

anda

Gas

andai ai

O

A

A SegnoDel Detta

anedettatPatrice

1 1

Riassumendo

deticani an

o

a

formaquadratica

dia

è

definita positiva

detta o

dettando

sformaauadratica diAèdefinita negativa

detta

0

Intuizione per Q

P sir Almen

simmetrica studiaresequenzasegnideterminanti pene

sotomatrici

È

segno natura di

matrici

acheni

simmetriche che

definiscono F a

Di n a variabili Q

emir

DefData Alan

si chiama

sottomatrice principale

di A la

sottomatrice

hah

ben

ottenuta

eliminando n

le righe e

le

corrispondenti

colonne

Il suodeterminante si chiama

minore principale

esempio

in 92

G

I

Qualisono lesotomatrici principali

di A minori

Isi

923

1

detta

Al 3 0 3

3 h n 3

2

dell

del I dalla

2 2 2

2 ma

Ken

1

3 1 2

3

detto

dette

dette

h n 2 3 2

1

In totale

7 minori

principali Per a

3 3

Nota dea

TG

9 Nonè unminore

principale

detta

non è

un minore

principale

del

Tasi

Nonè un minore principale

Def

DaraananiLasoronatrice hah

Chenprincipale

ottenutaeliminando leultime mhrighe

le

corrispondenti colonne

si_chiama sotiomatrice principale di nord

ovest

si

indica con

Ah

ilsuo

determinante

si

chiama minoreprincipale dinord ovest

es.acnxn.a

qp.ae

a 8

IasI

922

923

nord

ovest

neh

Ana

A

sudest

teoremaI criterio

diselvesterJacobi pag

213

f a

Definite e indefinite

teorema criterio diselvesterjacobiapag 214

f a

semidefinite

e

indefinite

es

ah

y

5

2

4

a

detta

5 0

detta I detta

15 g

g i

è definitanegativa

3 3

Fermine

acquadratonenadiagonale

Iettatori

TRIATIVTRARLETTA

24115

91 4

540

LAZIO

4ITL

2

per

entrambi i et

Definita negativa

II

y

2

4

A

I

decani

2 o

detta

16 16 0

ambiguità oè

semidefinitao

è

indefinita

tutti

i minori

principali nonsolo

Quelli DiN O

solounoda aggiungere allalista

sa è

semidefinita positiva

es

3 IIII

a è

definita positiva

A

I

detta

2 1 170

es

1 2

1 dettami

1 0 pordinepari

A 2

3

512

detta

3 4

0 Indefinita

1

0

detta

serve

μ o a

6 è

detta

6 0 he'definita negativa

o 2

detta

1270 710 1 Argmax Relativo

HEI

3

affitti

héindefinita

1,112puntodi sella

56 E

Hindefinita

μ

213 113

II

I 6

0_

71213 113 punto di sella

4

E

f x

y

z

lnxtlnlyts.lt

è

x

y

ce X o e

y

il punto

stazionario è

y

7

1 1,

2

Applichiamo

le

cond

soft

l'X

f

1 f

xxe

fa

f

yye

fyp

zfze.tt

l'y

I

Fetta

Ita

7277

l'e

yet f'Izzy

e

l

f

Xy
O

l'It

l'Yz

Etzel

yea

è

y

s

0

O

HIX.y.it

È

ftp.ptt

ettetIz

e'l

yz.si

yet

0 0

41,

o 3

detta

160

dettar 3

0 A

indefin

O 1 0

0,

è in

punto

disella

locale

funzionari

orbri entntri vro.com

a ve

e cornareae

Condizione necessario

Il segmento

congiungente ogni

coppia

di

punti sul

grafico

di

f

deve stare tutto nell'insieme ammissibile I

EHI

X

deve

essere convesso

f

è

strettamente convessa

u

cond nel

sufficienti

1 E

debolmente

concava

derivi

2 volte

O

D

He x è

seni

definitanegativa

Hx

e

A

debolmente convessalderiv

2 volte

o

dite x è

semidefinite

positiva

acciant orie prop

p

Condizioni non

necessarie

per

concavità e convessità

prop
ERI

convesso m

in

generale

men

Funzioni

fi

E

i

fitta

i 1 n

concavo

debolmente

sututto

XEI

as

an

El scalari tic

dito ti

L n

Allora

fax

ai

fili

è

concava

su

tutto

debolmente

i

Se

almeno

una

delle

fi

basta una

è

strettamente

concava e

di

o

allora

eh

I

aiti

x

è

strettamente concava

osservazione

cruciale

Ciascuna

li

deve essere

funzione

veramente

di

tutte le variabili

Xp in

esempio

se

fi

x

y

x

q

x

y

rappresentata

da A

O

seni

definita

negativa

de

a tutti

gli

effetti una

funzione

di 2

variabili

X

ey
però

è

indipendente

costante

day

f

B
DI I

x

strettamente

concava

f

2x

l 2 o

Wael

i

parabola

verso

fly

X

il

basso

fly

Alay

xD

f

g

y

per

le

cond

nel

e suff

a

è

debolmente

concava

la

variabile

y

lauta

causa

la

perdita

della concavità stretta

su the

le

direzioni

fa

y

paralleleall'asse

y

Ifa

Alay

è costante pseudo paraboloide

solo

deb concava

tunnel che

è il

grafico

diunaF

Q

D

seni

definitanegativa

solo

debolmente concava

In

generale

qualsiasi

DI

stretta

concava int

perde

la conc stretta

quando

viene immerso

in

uno spazio

LÌ con

ns

Definizione

Dati a

intervalli

in

insiemi convessi

di

R

Cai

bi

i

si chiama rettangolo

generalizzato

asibixtarba

x x

Lan

bi

Xs Xa

e l ai

E Xabi i

i

1

n

in B A
bar

rettangolo generalizzato

asibs

x

far

ba

a

D Convesso

D

al Is