Q. 34

Question

In Exercises 31–52, find the relative maxima, relative minima, and saddle points for the given functions. Determine whether the function has an absolute maximum or absolute minimum as well. g(x,y)=x3+6x2+6y24

Step-by-Step Solution

Verified
Answer

The given function has local minimum at 0,0 with g(0,0)=-4 and saddle point at (-4,0) with g(-4,0)=28

1Step 1. Given information

A function, g(x,y)=x3+6x2+6y24

2Step 2. Finding the first-order, second-order partial derivatives and determinant of hessian

The first-order partial derivatives of the function are:gx(x,y)=gx=3x2+12x and gy(x,y)=gy=12yNow, solve the system of equations: 3x2+12x=0 and 12y=0, we get,x(3x+12)=0 and y=0x=0, x=-4 and y=0We find two stationary points of g, namely: (0,0), (-4,0)The second-order partial derivatives of the function are:gxx(x,y)=2gx2=6x+12, gyy(x,y)=2gy2=12 and gxy(x,y)=2gxy=0gxx(0,0)=12, gyy(0,0)=12 and gxy(0,0)=0gxx(-4,0)=-24, gyy(-4,0)=12 and gxy(-4,0)=0The determinant of the Hessian is:detHgx,y=2gx22gy2-2gxy2detHg0,0=12×12-0=144detHg-4,0=-24×12-0=-288

3Step 3. Testing and finding relative maximum, relative minimum and saddle points

If g has a stationary point at (x0,y0), then (a)  g has a relative maximum at (x0,y0) if det(Hg(x0,y0))>0 with gxx(x0,y0)<0 or gyy(x0,y0)<0. (b) g has a relative minimum at (x0,y0) if det(Hg(x0,y0))>0 with gxx(x0,y0)>0 or gyy(x0,y0)>0. (c) g has a saddle point at (x0,y0) if det(Hg(x0,y0))<0. (d) If det(Hg(x0,y0))=0, no conclusion may be drawn about the behavior of g at (x0,y0).In the given function, detHg0,0=144>0 with gxx0,0=12>0 Hence, the given function has minimum at 0,0 with minimum value,g0,0=03+602+6(0)2-4=-4Also,  detHg-4,0=-288<0 Hence, the given function has saddle point at -4,0 with g-4,0=-43+6-42+6(0)2-4=28

4Step 4. Testing and finding absolute maximum and absolute minimum

When y=0,limxf(x,0)= and limx-f(x,0)=- Therefore, the given function has local minimum at 0,0 and saddle point at (-4,0)