by ゲスト » 2025/2/04(火) 18:56:46
[Ⅰ]極値をとる点の候補
------------------
$f(x,y)=\sin{x}+\sin{y}+\cos{(x+y)}$
あきらかに$x,y$の両方について周期$2\pi$の関数なので、
$-\pi \leq x,y \leq \pi$に限定して極値の点をもとめればいいですね。
この関数は$R^2$で全微分可能なので、
極値では第1次偏導関数が0です
\[\frac{\partial f}{\partial x}=\cos{x}-\sin{(x+y)} \]
\[\frac{\partial f}{\partial y}=\cos{y}-\sin{(x+y)} \]
極値をとるとき
\[\frac{\partial f}{\partial x}=\frac{\partial f}{\partial y}=0 \]
よって
\[ \cos{x}-\sin{(x+y)}=0 \cdots ① \]
\[ \cos{y}-\sin{(x+y)}=0 \cdots ② \]
①、②より、
\[\cos{x}=\cos{y} \cdots ③\]
また①より、
\[\cos{x}-[\sin{x} \cos{y}+ \cos{x} \sin{y}]=\cos{x}-\cos{x} \sin{y}-\sin{y} \cos{x}\]
\[=\cos{x}[1-\sin{x}-sin{y}]=0 \cdots ④\]
よって
$\cos{x}=0 または\sin{x}+\sin{y}=1$
(ⅰ)$\cos{x}=0$ の場合
\[x=-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2} \]
また③より、
\[y=-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2} \]
よって、この場合の候補の点は、
\[(x,y)=(\pm \frac{\pi}{2}, \pm \frac{\pi}{2} )\](複号任意)
(ⅱ) $\sin{x}+\sin{y}=1 $
の場合
\[\sin{y}=1-\sin{x} \]
これと③より、
\[\cos^{2}{y}+\sin^{2}{y}=\cos^{2}{x}+(1-\sin{x})^2=2-2\sin{x}=1 \]
よって、
\[sin{x}=\frac{1}{2} \]
また
\[sin{y}=1-\sin{x}=\frac{1}{2} \]
よって、$x,y \in (\pi, \pi]$では、
\[x=\frac{\pi}{6},\frac{5\pi}{6} \]
\[y=\frac{\pi}{6},\frac{5\pi}{6} \]
でも③の条件があるため、
\[(x,y)=(\frac{\pi}{6},\frac{\pi}{6}),(\frac{5\pi}{6},\frac{5\pi}{6})............................................(☆☆)\]
の2組の場合だけ①、②が成立します
(☆), (☆☆)より、
極値の候補の点は$x,y \in (\pi,\pi]$では、
\[(x,y)=(\pm \frac{\pi}{2}, \pm \frac{\pi}{2})(複号任意)(\frac{\pi}{6},\frac{\pi}{6}),(\frac{5\pi}{6},\frac{5\pi}{6}) \]
になります
[Ⅰ]極値をとる点の候補
------------------
$f(x,y)=\sin{x}+\sin{y}+\cos{(x+y)}$
あきらかに$x,y$の両方について周期$2\pi$の関数なので、
$-\pi \leq x,y \leq \pi$に限定して極値の点をもとめればいいですね。
この関数は$R^2$で全微分可能なので、
極値では第1次偏導関数が0です
\[\frac{\partial f}{\partial x}=\cos{x}-\sin{(x+y)} \]
\[\frac{\partial f}{\partial y}=\cos{y}-\sin{(x+y)} \]
極値をとるとき
\[\frac{\partial f}{\partial x}=\frac{\partial f}{\partial y}=0 \]
よって
\[ \cos{x}-\sin{(x+y)}=0 \cdots ① \]
\[ \cos{y}-\sin{(x+y)}=0 \cdots ② \]
①、②より、
\[\cos{x}=\cos{y} \cdots ③\]
また①より、
\[\cos{x}-[\sin{x} \cos{y}+ \cos{x} \sin{y}]=\cos{x}-\cos{x} \sin{y}-\sin{y} \cos{x}\]
\[=\cos{x}[1-\sin{x}-sin{y}]=0 \cdots ④\]
よって
$\cos{x}=0 または\sin{x}+\sin{y}=1$
(ⅰ)$\cos{x}=0$ の場合
\[x=-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2} \]
また③より、
\[y=-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2} \]
よって、この場合の候補の点は、
\[(x,y)=(\pm \frac{\pi}{2}, \pm \frac{\pi}{2} )\](複号任意)
(ⅱ) $\sin{x}+\sin{y}=1 $
の場合
\[\sin{y}=1-\sin{x} \]
これと③より、
\[\cos^{2}{y}+\sin^{2}{y}=\cos^{2}{x}+(1-\sin{x})^2=2-2\sin{x}=1 \]
よって、
\[sin{x}=\frac{1}{2} \]
また
\[sin{y}=1-\sin{x}=\frac{1}{2} \]
よって、$x,y \in (\pi, \pi]$では、
\[x=\frac{\pi}{6},\frac{5\pi}{6} \]
\[y=\frac{\pi}{6},\frac{5\pi}{6} \]
でも③の条件があるため、
\[(x,y)=(\frac{\pi}{6},\frac{\pi}{6}),(\frac{5\pi}{6},\frac{5\pi}{6})............................................(☆☆)\]
の2組の場合だけ①、②が成立します
(☆), (☆☆)より、
極値の候補の点は$x,y \in (\pi,\pi]$では、
\[(x,y)=(\pm \frac{\pi}{2}, \pm \frac{\pi}{2})(複号任意)(\frac{\pi}{6},\frac{\pi}{6}),(\frac{5\pi}{6},\frac{5\pi}{6}) \]
になります