4 svar
492 visningar
Stoffer behöver inte mer hjälp
Stoffer 135 – Fd. Medlem
Postad: 29 maj 2017 15:16 Redigerad: 29 maj 2017 15:21

Gradient och riktningsderivata

Hej!

Uppgift:

En kulle har en form som ges av

 z =321+x2+y2

där z är kullens höjd i m. På vilken höjd är kullen brantast?

Tips: Var är grad z2 störst?

Lösning:

Om jag sätter att |grad z|=g(x,y) så vill jag veta var maximipunkterna för g(x,y) är. Om jag då räknar ut för vilka x och y som |grad g|=h(x,y)=0 så kan jag räkna ut maximipunkterna för g(x,y) och därmed var kullen är brantast. För att göra uträkningarna lite "finare" så sätter jag istället att g(x,y)=|grad z|^2 och h(x,y)=|grad g|^2 utan ändrat resultat för x och y.

 z=f(x, y)

 grad f2=642(x2+y2)(1+x2+y2)4=g(x, y)

 grad g2=22×644x2+y211+x2+y27-4x2+y21+x2+y252=h(x, y)

Nu vill jag veta nollställena för h(x, y).

h(0, 0)=0 ser man snabbt, men är det det enda nollstället? Man kan också se att h(x, y)=0 då 

 11+x2+y27=4x2+y21+x2+y25  x2+y21+x2+y22=14

men här börjar jag inse att jag kanske ska lösa uppgiften på något annat sätt, då denna ekvation är lite svår att lösa. Någon som kan se var/hur/om jag har tänkt fel?

Dr. G 9479
Postad: 29 maj 2017 16:44

Då x och y dyker upp som x^2 + y^2 är det smidigt att byta till polära koordinater. 

Uttrycket för gradienten blir till synes kanske lite krångligare, men fi-derivatan blir här 0.

Henrik Eriksson 1405 – Fd. Medlem
Postad: 29 maj 2017 19:45

Om du kallar x^2+y^2 för r^2 blir |grad f|=64r/(1+r^2)^2. Sök maximum genom derivering .

Stoffer 135 – Fd. Medlem
Postad: 30 maj 2017 12:04

x=r×cosθy=r×sinθgrad f=64r(1+r2)2=g(r)dgdr=64(1+r2)-256r2(1+r2)3=h(r)h(r)=0r=13

Jag vet dock inte om jag har tänkt rätt och i så fall hur jag går vidare härifrån.

Stoffer 135 – Fd. Medlem
Postad: 31 maj 2017 12:35 Redigerad: 31 maj 2017 12:35

r=13r2=x2+y2=13

z=f(x, y)=321+13=24

Alltså är svaret 24 meters höjd, vilket stämmer.

Tack för hjälpen!

Svara
Close