Cómo encontrar el infimum y el supremum de [matemáticas] A = \ {\ frac {xy} {x + y + 3}; x \ in [-1,1], y \ in [-1,1] \} [/ math]

Queremos el infimum y supremum de la función [matemáticas] A = \ frac {xy} {x + y + 3}, \ qquad x \ in [-1,1], \ qquad y \ in [-1,1] .[/matemáticas]

Primero verificaremos si hay máximos o mínimos en este dominio.

[matemática] \ frac {\ parcial A} {\ parcial x} = \ frac {2y + 3} {(x + y + 3) ^ 2}. [/ matemática]

[matemáticas] \ frac {\ partial A} {\ partial y} = – \ frac {2x + 3} {(x + y + 3) ^ 2}. [/ math]

En los puntos críticos, [matemática] \ frac {\ partial A} {\ partial x} = 0 = \ frac {\ partial A} {\ partial y}. [/ Math]

[matemáticas] \ Rightarrow \ qquad \ frac {2y + 3} {(x + y + 3) ^ 2} = 0 = – \ frac {2x + 3} {(x + y + 3) ^ 2}. [/ matemáticas]

[matemática] \ Rightarrow \ qquad 2y + 3 = 0 = 2x + 3 [/ matemática]

[matemática] \ Rightarrow \ qquad x = – \ frac {3} {2} \ qquad [/ math] y [math] \ qquad y = – \ frac {3} {2}. [/ math]

Se puede ver que [matemáticas] (x, y) = (- \ frac {3} {2}, – \ frac {3} {2}) [/ matemáticas] no se encuentra en el dominio de la función.

Por lo tanto, la función no tiene máximos o mínimos en su dominio.

La función es [matemáticas] A = \ frac {xy} {x + y + 3}. [/ Matemáticas]

La función toma valores positivos y valores negativos en su dominio.

[math] \ Rightarrow \ qquad [/ math] El infimum de la función sería el valor negativo de la magnitud más alta y el supremum sería el valor positivo de la magnitud más alta.

El valor de la función se vuelve negativo y disminuye a medida que la variable [math] x [/ math] toma valores negativos de mayor magnitud mientras que la variable [math] y [/ math] toma valores positivos de mayor magnitud y el valor de la función se vuelve positivo y aumenta a medida que la variable [matemáticas] y [/ matemáticas] toma valores negativos de mayor magnitud mientras que la variable [matemáticas] x [/ matemáticas] toma valores positivos de mayor magnitud.

En ambas circunstancias, el numerador aumenta y el denominador disminuye.

El menor valor que pueden tomar [matemáticas] x [/ matemáticas] y [matemáticas] y [/ matemáticas] es [matemáticas] -1 [/ matemáticas] y el menor valor máximo que [matemáticas] x [/ matemáticas] y [ math] y [/ math] puede tomar es [math] 1. [/ math]

Entonces, los valores mínimos y máximos que puede tomar la función son [matemática] \ frac {-1-1} {- 1 + 1 + 3} = – \ frac {2} {3} [/ matemática] y [matemática ] \ frac {1 + 1} {1-1 + 3} = \ frac {2} {3} [/ math] respectivamente.

[math] \ Rightarrow \ qquad [/ math] El infimum y el supremum de la función en el dominio dado son [math] – \ frac {2} {3} [/ math] y [math] \ frac {2} {3 } [/ math] respectivamente y los valores de [math] (x, y) [/ math] en estos puntos corresponden a [math] (- 1,1) [/ math] y [math] (1, -1) [/ matemáticas] respectivamente.

En general (con los supuestos de continuidad y derivación habituales), el infimum y el supremum de una única función variable existe en un intervalo particular donde las derivadas son cero (o en el borde del intervalo en caso de un intervalo cerrado). Trate esta función de múltiples variables como una función de una sola variable. En otras palabras, tome la derivada de la función con respecto a cualquier variable (digamos que elige x). Trate a la Y como si fuera una constante. Tome todas las soluciones de la función dA / dx = 0 y también incluya los valores de punto final. Forme nuevas funciones a partir de cada una de estas soluciones (los puntos finales del intervalo y todas las soluciones de la derivada son cero). Inserte estos valores para xy luego haga el mismo cálculo con respecto a y. Su respuesta es el infimum y supremum de este conjunto finito de números.

Infimim (A) = – 1, y Sup (A) = 1