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Hallo, ich benötige Hilfe bei folgender Aufgabe:

Um meine Stationäre Punkte auszurechnen, würde ich normalerweise meinen Gradienten gleich 0 setzten und das folgende Gleichungssystem lösen. Dies scheint mir hier aber zu kompliziert zu sein, da es ja ein nichtlineares, inhomogenes Gleichungssystem ergibt.

Verfahren wie Gauß-Algorithmus und Cramersche Regeln sind nicht möglich und Newton Verfahren zu kompliziert.

Nach z^4 lässt sich super auflösen, weiter komme ich damit aber auch nicht. Ich habe zudem versucht z und x auf 0 zu setzten.

Die aktuellesten Themen der Vorlesung sind nichtlineare Ausgleichsrechnung und Lagrange. Beides scheint hier nicht zu helfen.

Es fühlt sich an, als gäbe es hier einen ziemlich trivialen Lösungweg, damit man dieses Gleichungssystem nicht lösen muss.

Ich hoffe, einer von euch kann mir hier weiterhelfen.

Vielen Dank schonmal!

Liebe Grüße

Simon

gefragt

Student, Punkte: 15

 

Willst du nur die reellen Lösungen? :)   ─   endlich verständlich 27.06.2019 um 18:44


Ich gehe davon aus, ja :D
  ─   simonm 27.06.2019 um 18:49

Sorry, dass ich dir nicht helfen kann, aber das ist echt fürchterlich auszurechnen...
Die Lösung ist \(y=-2\), aber das kann ich dir leider nicht herleiten
Vielleicht kannst du schauen, wann die Wurzeln positiv sind. Ich kann dir ja mal meinen Ansatz schicken :P
  ─   endlich verständlich 27.06.2019 um 19:19
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1 Antwort
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Hallo,

das ist bisher mein Ansatz, tut mir Leid, dass ich es nicht zu Ende geführt habe, aber vielleicht hat jemand anders noch eine Idee! :)

 

Wenn du die dritte Zeile betrachtest, dann erhälst du die Gleichung

$$z^4=(x+y)^2-2x-y+3$$

Das kannst du in die zweite Zeile einsetzen und erhälst:

$$y^2(3x+y)-3\Bigl((x+y)^2-2x-y+3\Bigr)-1=0$$

Ein bisschen ausmultiplizieren liefert:

$$3xy^2+y^3-3x^2-6xy-3y^2+6x+3y-9-1=0$$

Das kannst du zu einer quadratischen Form in \(x\) umformen:

$$-3x^2+3(y^2-2y+2)x+y^3-3y^2+3y-1-9=0$$

Dann kann man noch den binomischen Lehrsatz verwenden und durch \(-3\) teilen:

$$x^2-((y-1)^2+1)x-\frac{(y-1)^3}{3}+3=0$$

Jetzt liefert die p-q-Formel:

$$x_1/x_2=\frac{((y-1)^2+1)}{2}\pm\sqrt{\frac{((y-1)^2+1)^2}{4}+\frac{(y-1)^3}{3}-3}$$

Du kannst \(a=y-1\) substituieren und erhältst:

$$x_1/x_2=\frac{a^2+1}{2}\pm\sqrt{\frac{(a^2+1)^2}{4}+\frac{a^3}{3}-3}$$

Außerdem kannst du \(z^2\) ausrechnen:

$$z^2=\pm\sqrt{(x+y)^2-2x-y+3}$$

Jetzt kannst du alles in die erste Gleichung einsetzen und es hängt nur noch von \(a\) ab und es sollte \(a=y+1=-1\) rauskommen, wenn du nur die reellen Lösungen suchst. 

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Student, Punkte: 2.6K

 

Vielen Dank für deine Mühe!

Anscheinend ist wirklich einsetzten und ausrechnen der beste Weg, auch wenn es hier sehr unangenehm ist :D

Dein Ansatz bringt mich aber ein gutes Stück weiter. Werde morgen dann mal schauen, ob ich es damit ganz lösen kann. Vielen Dank!
  ─   simonm 27.06.2019 um 22:31

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