Subjects multivariate calculus

Hessian Determinant Zero 67035F

Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.

Use the AI math solver

Question: Wat als je det(Hf)>0 en $\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = 0$
1. **Stel het probleem vast:** We onderzoeken de situatie waarin de determinant van de Hessiaan matrix van een functie $f$, aangeduid als $\det(Hf)$, groter is dan nul is, en tegelijkertijd de tweede partiële afgeleide van $f$ naar $x$, $\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}$, gelijk is aan nul. 2. **Formule en regels:** De Hessiaan matrix $Hf$ van een functie $f(x,y)$ is een matrix van tweede orde partiële afgeleiden: $$ Hf = \begin{pmatrix} \frac{\partial^2 f}{\partial x^2} & \frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y} \\ \frac{\partial^2 f}{\partial y \partial x} & \frac{\partial^2 f}{\partial y^2} \end{pmatrix} $$ De determinant van $Hf$ is: $$ \det(Hf) = \frac{\partial^2 f}{\partial x^2} \cdot \frac{\partial^2 f}{\partial y^2} - \left(\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}\right)^2 $$ 3. **Gegeven voorwaarden:** $$ \det(Hf) > 0 $$ $$ \frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = 0 $$ 4. **Analyse:** Vervang $\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = 0$ in de determinant: $$ \det(Hf) = 0 \cdot \frac{\partial^2 f}{\partial y^2} - \left(\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}\right)^2 = - \left(\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}\right)^2 $$ 5. **Conclusie:** Omdat $\det(Hf) > 0$ gegeven is, maar de uitdrukking hierboven gelijk is aan $-\left(\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}\right)^2$, wat altijd kleiner dan of gelijk aan nul is (want kwadraat is niet-negatief en er staat een minteken voor), is dit een contradictie. Dus, als $\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = 0$, dan kan $\det(Hf)$ niet groter zijn dan nul. **Samenvatting:** - $\det(Hf) > 0$ en $\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = 0$ kunnen niet tegelijkertijd waar zijn. - Dit betekent dat de gegeven situatie onmogelijk is voor een tweedimensionale functie met continue tweede afgeleiden.