diff --git a/sose2020/ana/uebungen/ana7.pdf b/sose2020/ana/uebungen/ana7.pdf index 9a693ad..0ca36fc 100644 Binary files a/sose2020/ana/uebungen/ana7.pdf and b/sose2020/ana/uebungen/ana7.pdf differ diff --git a/sose2020/ana/uebungen/ana7.tex b/sose2020/ana/uebungen/ana7.tex index a6c3f8e..97eca4f 100644 --- a/sose2020/ana/uebungen/ana7.tex +++ b/sose2020/ana/uebungen/ana7.tex @@ -9,11 +9,11 @@ \begin{aufgabe} \begin{enumerate}[(a)] - \item $f\colon R^2 \to \R$, $f(x,y) = e^{x} \cos(y) + \ln(1+y^2)$. Dann gilt + \item $f\colon \R^2 \to \R$, $f(x,y) = e^{x} \cos(y) + \ln(1+y^2)$. Dann gilt \[ \nabla f = \begin{pmatrix} e^{x} \cos(y) \\ -e^{x} \sin(y) + \frac{2y}{1+y^2} \end{pmatrix} .\] - \item $f\colon R^2 \to R$ mit + \item $f\colon \R^2 \to \R$ mit \[ f(x,y) = \begin{cases} xy \frac{x^2 - y^2}{x^2 + y^2} & (x,y) \neq (0,0) \\ @@ -54,7 +54,12 @@ \frac{\partial^2f(0,0)}{\partial y \partial x} &= \lim_{h \to 0} \frac{\frac{\partial f}{\partial x}(0,h) - \frac{\partial f}{\partial x}(0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{\frac{\partial f}{\partial y}(0,h)}{h} - = - \frac{h^{5}}{h h^{4} } = -1 + = - \frac{h^{5}}{h h^{4} } = -1 \\ + \frac{\partial^2f(0,0)}{\partial x \partial x} + &= 0 + \\ + \frac{\partial^2f(0,0)}{\partial y \partial y} + &= 0 .\end{salign*} Also existieren die zweiten partiellen Ableitungen auf ganz $\R^2$, aber es gilt \[ @@ -67,14 +72,14 @@ \begin{proof} Es gilt für $(x,y) \neq (0,0)$: \begin{align*} - \frac{\partial f}{\partial x \partial y} + \frac{\partial f^2}{\partial x \partial y} = \frac{x^{6} + 9x^{4}y^2 - 9x^2y^{4} - y^{6}}{(x^2 + y^2)^{3}} .\end{align*} Mit $(x,y)_n = \left( \frac{1}{n}, \frac{1}{n} \right) $ gilt $(x,y)_n \xrightarrow{n \to \infty} (0,0)$, aber \begin{align*} - \frac{\partial f}{\partial x \partial y}(x,y)_n - = \frac{\frac{1}{n^{6}} + \frac{9}{n^{6}} - \frac{9}{n^{6}} - \frac{1}{n^{6}}}{\frac{8}{n^{6}}} = 0 \neq 1 = \frac{\partial f}{\partial x \partial y} (0,0) + \frac{\partial f^2}{\partial x \partial y}(x,y)_n + = \frac{\frac{1}{n^{6}} + \frac{9}{n^{6}} - \frac{9}{n^{6}} - \frac{1}{n^{6}}}{\frac{8}{n^{6}}} = 0 \neq 1 = \frac{\partial f^2}{\partial x \partial y} (0,0) .\end{align*} \end{proof} Der Satz von Schwarz für ein $x \in D$ gilt nur, wenn $f$ 2-mal stetig @@ -108,11 +113,16 @@ \frac{\partial f}{\partial v} (0, 0) = \lim_{t \searrow 0} \frac{f(tv) - f(0)}{t} = \lim_{t \searrow 0} \frac{f(tv)}{t} - = \lim_{t \searrow 0} \frac{v_xv_y^2}{v_x^2 + \frac{1}{t^2}v_y^{4}} = \frac{v_y^2}{v_x} + = \lim_{t \searrow 0} \frac{v_xv_y^2}{v_x^2 + \frac{1}{t^2}v_y^{4}}% = \frac{v_y^2}{v_x} + = + \begin{cases} + 0 & v_x = 0 \\ + \frac{v_y^2}{v_x} & v_x \neq 0 + \end{cases} .\end{salign*} Also existieren alle Richtungsableitungen in $(x,y) = (0,0)$. \end{proof} - \item $f\colon R^2 \to \R$ mit + \item $f\colon \R^2 \to \R$ mit \[ f(x,y) = \begin{cases} (x^2 + y^2) \sin\left( \frac{1}{\sqrt{x^2 + y^2} } \right) & (x,y) \neq (0,0) \\ @@ -158,7 +168,7 @@ \end{aufgabe} \begin{aufgabe} - Sei $D \coloneqq \R^2 \setminus \{ (x_1, x_2)^{T} \mid x_2 \le 0 \text{ oder } x_1x_2 = k\pi + \frac{\pi}{2}, k \in \Z\} $, $f\colon D \to \R^2$ und $g \colon R^2 \to \R^2$ mit + Sei $D \coloneqq \R^2 \setminus \{ (x_1, x_2)^{T} \mid x_2 \le 0 \text{ oder } x_1x_2 = k\pi + \frac{\pi}{2}, k \in \Z\} $, $f\colon D \to \R^2$ und $g \colon \R^2 \to \R^2$ mit \[ f(x_1, x_2) = \begin{pmatrix} x_1 \ln(x_2) \\ \tan(x_1, x_2) \end{pmatrix}, \quad g(y_1, y_2) = \begin{pmatrix} y_1^2 \\ y_2^2 \end{pmatrix}