Afleidbaarheid van een functie

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 824

Afleidbaarheid van een functie

Gegeven is de volgende functie:
\(f:\rr^2 \rightarrow \rr : (x,y) \mapsto \left{ \begin{array} \frac{xy}{x^2+y^2}als(x,y)\neq (0x0) 0als(x,y)=(0,0) \end{array}\)
Ik weet dat ze afleidbaar is volgens de richtingen van de eerste veranderlijke en de richting van de tweede veranderlijke (dus D1 en D2).

Maar hoe controleer je dat voor alle andere richtingen? Met behulp van de richtingsafgeleide waarschijnlijk, maar hoe gaat dat dan in zijn werk?

Alvast bedankt!

Stijn
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

Is f volgens jou continu in (0,0)? Indien nee, wat besluit je dan over afleidbaarheid?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.594

Re: Afleidbaarheid van een functie

Ik weet hier niet genoeg van , maar in mijn wiskundeboek staat het volgende:

Als f(x) en f(y) bestaan in P element van G, dan behoeft f niet noodzakelijk continu in P te zijn. ( f(x) en f(y) zijn de partiele afgeleiden naar x en naar y).

Voor het bewijs van deze bewering geven wij het volgende "tegenvoorbeeld"

Stel dat f een functie is, gedefinieerd als:
\( f(x,y)=\frac{xy}{x^2+y^2}\)
\((x,y)\neq(0,0)\)
\(f(0,0)=0\)
Nu is:
\(f_{x}(0,0)=Lim\frac{f(0+h,0) - f(0,0)}{h} voor h\rightarrow0\)
\(=Lim\frac{0-0}{h} voor h\rightarrow0\)
\(=Lim 0=0 voor h\rightarrow0\)
Evenzo bewijst men
\(f_{y}(0,0)=0\)
In (0,0) bestaan dus
\(f_{x} en f_{y}\)
Nadert men langs de lijn met vergelijking y=m.x tot 0, dan geldt:
\(Limf(x,y)=Lim\frac{mx^2}{x^2(1+m^2)} voor x\rightarrow0\)
Onder het eerste woord Lim moet nog staan: punt (x,y) nadert tot (0,0)
\(=Lim\frac{m}{1+m^2} voor x\rightarrow0\)
\(=\frac{m}{1+m^2}\)
Daar deze uitdrukking afhankelijk is van m, bestaat dus Lim f(x,y) voor (x,y) nadert tot (0,0) niet, en is f(x,y) zeker niet continu in (0,0).

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

De limiet mag inderdaad niet afhangen van een parameter, vermits ze hetzelfde moet zijn onafhankelijk van het gevolgde pad.

PS: klik voor de LaTeX code om te zien hoe je zo'n limiet kan weergeven:
\(\lim \limits_{\left( {x,y} \right) \to \left( {0,0} \right)} f\left( {x,y} \right)\)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

Is f volgens jou continu in (0,0)? Indien nee, wat besluit je dan over afleidbaarheid?


Ze is niet afleidbaar, omdat ze niet contine is in (0,0), maar wel partieel afleidbaar. Nu is de vraag; in welke richtingen is deze functie partieel afleidbaar.
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

Is dat de opgave, nagaan in welke richtingen deze functie (partieel) afleidbaar is?

Zie aadkr, zoals je kan zien hangt de limiet af van de richtingscoëfficiënt indien je y volgt volgens mx.

Voor m = 0 (de x-as) vervalt de afhankelijkheid van m en krijg je 0 (vandaar partieel afleidbaar volgens x-richting).

Voor m naar oneindig (de y-as) domineert de noemer en gaat het geheel ook naar 0 (vandaar partieel afleidbaar volgens y-richting).

Zal die limiet (van de breuk m/(1+m²)) voor andere waarden van m nog naar 0 gaan?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

TD! schreef:Is dat de opgave, nagaan in welke richtingen deze functie (partieel) afleidbaar is?

Zie aadkr, zoals je kan zien hangt de limiet af van de richtingscoëfficiënt indien je y volgt volgens mx.

Voor m = 0 (de x-as) vervalt de afhankelijkheid van m en krijg je 0 (vandaar partieel afleidbaar volgens x-richting).

Voor m naar oneindig (de y-as) domineert de noemer en gaat het geheel ook naar 0 (vandaar partieel afleidbaar volgens y-richting).

Zal die limiet (van de breuk m/(1+m²)) voor andere waarden van m nog naar 0 gaan?
Ik denk van niet.

Correct?

Maar, dan nog twee vraagjes:

- in die vergelijking met m, daar is de limiet toch niet meer afhankelijk van x en y? Moet dat helemaal niet?

- Waarom moet die limiet (met m) naar 0 gaan?

Groeten
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

raintjah schreef:Ik denk van niet.

Correct?
Klopt.
raintjah schreef:- in die vergelijking met m, daar is de limiet toch niet meer afhankelijk van x en y? Moet dat helemaal niet?

- Waarom moet die limiet (met m) naar 0 gaan?
Een limiet in twee (algemeen: meerdere) veranderlijken bestaat enkel indien de bekomen waarden onafhankelijk is van het gevolgde pad. Mogelijke paden om naar (0,0) te gaan zijn de rechten door de oorsprong, van de vorm y = mx. Indien de waarde afhankelijk is van m (dus van het gevolgde pad), dan bestaat de limiet dus niet.

In dit geval moet de limiet naar 0 gaan omdat de functiewaarde in (0,0) gelijk is aan 0.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

Conclusie: f is enkel partieel afleidbaar volgens de x en de y richting?
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

Lijkt me oké.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

Ik heb het even gevraagd aan mijn professor, en het moest als volgt opgelost worden:

We weten dat:
\(D_uf(a)=g'_u(0)\)
met
\(g_u:\rr \rightarrow \rr : t \mapsto g_u(t)=f(a+tu)\)
Vertaald naar de opgave geeft dit:
\(g_u(t)=f(a+tu)=f((0,0)+t(u_1,u_2)=f(tu_1,tu_2))\)
We weten ook dat:
\(g'_u(t)=D_1f(tu_1,tu_2)\cdot u_1+D_2f(tu_1,tu_2)\cdot u_2 \Leftrightarrow g'_u(0)=D_1f(0,0)\cdot u_1+D_2f(0,0)\cdot u_2=0\cdot u_1+0\cdot u_2 \Leftrightarrow D_uf=0\)
Hieruit zou je dan de oplossing moeten afleiden, maar ik zie niet hoe ik daarin de oplossing moet zien...

De oplossingen zijn: De functie f is afleidbaar in het punt (0,0) volgens de richtingen: (0,1) (0,-1) (1,0) en (-1,0)

Groeten,

Stijn
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

Een richting(svector) is toch maar bepaald tot op een constante na?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

Ik snap je vraag niet.

De hint van de professor ging tot hier:
\(g_u(t)=f(a+tu)=f((0,0)+t(u_1,u_2)=f(tu_1,tu_2))\)


Vanaf daar heb ik het zelf uitgewerkt, dus misschien zit er een fout in de uitwerking
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Afleidbaarheid van een functie

Ik doelde op de richtingen "(0,1) (0,-1) (1,0) en (-1,0)".
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 824

Re: Afleidbaarheid van een functie

De oplossingen kloppen toch wel hoor, denk ik.
Be careful whose advice you buy, but be patient with those who supply it.

Reageer