Gradient och riktningsderivata
Hej!
Uppgift:
En kulle har en form som ges av
där är kullens höjd i m. På vilken höjd är kullen brantast?
Tips: Var är 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.
Nu vill jag veta nollställena för .
ser man snabbt, men är det det enda nollstället? Man kan också se att då
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?
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.
Om du kallar x^2+y^2 för r^2 blir |grad f|=64r/(1+r^2)^2. Sök maximum genom derivering .
Jag vet dock inte om jag har tänkt rätt och i så fall hur jag går vidare härifrån.
Alltså är svaret 24 meters höjd, vilket stämmer.
Tack för hjälpen!