Q. 39

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. f(x,y)=8xy+1x+1y

Step-by-Step Solution

Verified
Answer

The given function has local minimum at 12,12 with f12,12 =6.

1Step 1. Given information

A function, f(x,y)=8xy+1x+1y

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

The first-order partial derivatives of the function are:fx(x,y)=fx=8y-1x2 and fy(x,y)=fy=8x-1y2Now, solve the system of equations: 8y-1x2=0 and 8x-1y2=0, we get,8x=118x22 and y=18x264x4-8x=08x(8x3-1)=0x=0 and x=12 but, x and y are not equal to zerox=12, y=12We find only one stationary point of f, namely: 12,12The second-order partial derivatives of the function are:fxx(x,y)=2fx2=2x3, fyy(x,y)=2fy2=2y3 and fxy(x,y)=2fxy=8fxx12,12=16, fyy12,12=16 and fxy12,12=8The determinant of the Hessian is:detHfx,y=2fx22fy2-2fxy2detHf12,12=16×16-82=192

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

If f has a stationary point at (x0,y0), then (a)  f has a relative maximum at (x0,y0) if det(Hf(x0,y0))>0 with fxx(x0,y0)<0 or fyy(x0,y0)<0. (b) f has a relative minimum at (x0,y0) if det(Hf(x0,y0))>0 with fxx(x0,y0)>0 or fyy(x0,y0)>0. (c) f has a saddle point at (x0,y0) if det(Hf(x0,y0))<0. (d) If det(Hf(x0,y0))=0, no conclusion may be drawn about the behavior of f at (x0,y0).In the given function, detHf12,12=192>0 with fxx12,12=16>0 and fyy12,12=16>0.Hence, the given function has minimum at 12,12 with minimum value,f12,12=81212+112+112=6

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

When x>0limy-f(x,y)=- Therefore, the given function has local minimum at 12,12 with f12,12 =6