Autor Tema: Diferenciabilidad y derivadas parciales

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24 Agosto, 2023, 02:08 pm
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Rania

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Hola a todos, estaba haciendo este ejercicio y me enrrollé un poco, con algunos conceptos.
El ejercicio dice lo siguiente:

1) Sea $$f:\mathbb{R^2}\rightarrow{\mathbb{R}} $$ definida por $$f(x,y) = \sqrt[3 ]{x^3 + 8 y^3} $$

a) Estudiar la existencia de las derivadas parciales de f en (0,0)
b) Estudiar la diferenciabilidad de f en (0,0)

No veo si puedo derivar por reglas de derivación o si debo calcular las derivadas parciales por definición. Si me acerco al (0,0) por x<0 veo que las imágenes son negativas y si me acerco por x > 0 las imágenes son positivas.

Como estaba con esta duda, opté por hacer las derivadas parciales por definición, y llegué a algo del tipo:

$$f_x (0,0) = $$ $$\displaystyle\lim_{t \to 0}{\displaystyle\frac{|t|}{t}}= \begin{cases}{1}&\text{si}& t\geq{0}\\-1 & \text{si}& t<0\end{cases} $$
De igual forma me quedo $$f_y (0,0) $$ con límite igual  a 2 si t es mayor o igual a 0 y -2 si t es menor que 0.

Si me da dos valores distintos para un limite, entonces ¿no existe  el límite y la derivada parcial no existiría?

Se me hizo una laguna, estaba leyendo apuntes pero no pude despejar la duda aún.
Gracias por leer!

24 Agosto, 2023, 03:45 pm
Respuesta #1

Juan Pablo Sancho

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Si \( f(x,y) = \sqrt[3]{x^3+8 \cdot y^3}  \) entonces:
Editado
\( \displaystyle f_x(0,0) = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{f(x,0) - f(0,0)}{x} = 1 \)
\( \displaystyle f_y(0,0) = \lim_{(0,y) \to (0,0)} \dfrac{f(0,y) - f(0,0)}{\color{red}y\color{black}} = 2 \)

Estás haciendo la raíz cúbica  no la cuadrada.

Teniendo las derivadas parciales tienes un candidato a diferencial y ver si funciona.

Pero puedes hacer la derivada direccional con el vector \( \vec{v} = (1,m)  \) y ver que pasa.

24 Agosto, 2023, 04:09 pm
Respuesta #2

ancape

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.......

No veo si puedo derivar por reglas de derivación o si debo calcular las derivadas parciales por definición. Si me acerco al (0,0) por x<0 veo que las imágenes son negativas y si me acerco por x > 0 las imágenes son positivas.

.....


En ningún caso puedes derivar por las reglas de derivación y luego hacer el límite. Esto valdría solamente si se ha demostrado previamente la continuidad. El único camino adecuado es calcular directamente las derivadas parciales y comprobar la validez o no del único candidato a diferencial en (0,0). Tal como te indica Juan Pablo Sancho. Por cierto, hay una pequeña errata en \( f_y(0,y) \). El denominador es \( y \), no \( x \)

Saludos

24 Agosto, 2023, 04:30 pm
Respuesta #3

Juan Pablo Sancho

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Si abuso del copy paste.
Ahora lo edito, gracias por la mirada.

25 Agosto, 2023, 11:21 pm
Respuesta #4

Rania

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Si \( f(x,y) = \sqrt[3]{x^3+8 \cdot y^3}  \) entonces:
Editado
\( \displaystyle f_x(0,0) = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{f(x,0) - f(0,0)}{x} = 1 \)
\( \displaystyle f_y(0,0) = \lim_{(0,y) \to (0,0)} \dfrac{f(0,y) - f(0,0)}{\color{red}y\color{black}} = 2 \)

Estás haciendo la raíz cúbica  no la cuadrada.

Teniendo las derivadas parciales tienes un candidato a diferencial y ver si funciona.

Pero puedes hacer la derivada direccional con el vector \( \vec{v} = (1,m)  \) y ver que pasa.

Hola Juan Pablo, gracias por tu respuesta.
Me queda una duda :  si me acerco por $$x^- $$ a cero , ¿ese límite no es -1? De igual forma si me acerco por $$y^-$$ a cero ¿no pasaría lo mismo y el límite sería -2?
Cuando planteaba  $$f_x (0,0)$$ me quedaba algo del tipo $$ \displaystyle\frac{\sqrt[ 3]{t^3 + 8 . 0^3}}{t} = \displaystyle\frac{|t|}{t} $$ con $$t \rightarrow{0} $$ y el valor del límite dependería del signo que tomara t.

25 Agosto, 2023, 11:37 pm
Respuesta #5

Juan Pablo Sancho

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Pero:
\( \displaystyle f_x(0,0) = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{f(x,0)-f(0,0)}{x} = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{\sqrt[3]{x^3 +8\cdot 0} -0}{x} = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{\sqrt[3]{x^3}}{x} = \lim_{(x,0) \to (0,0)} \dfrac{x}{x} = 1 \).


Estás haciendo la raíz cúbica  no la cuadrada.

Tienes \( \sqrt{x^2} = |x|  \) pero \( \sqrt[3]{x^3} = x \).

29 Agosto, 2023, 03:46 pm
Respuesta #6

Rania

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Muchas gracias Juan Pablo y ancape, sus aclaraciones me han servido para comprender.