MA2 Flashcards
Vnitrni bod mnoziny M
Bod je vnitrnim bodem mnoziny M, pokud najdu okoli (jakekoliv) tak, ze se cele schova do M
Hranicni bod mnoziny M
Bod je hranicni, pokud pro jakekoliv okoli zasahuje jak do M, tak i mimo
Pokud ale izolovany prvek je definovan jako soucast M, ale lezi mimo M, je sam o sobe jejim hranicnim bodem, protoze jeho prunik sam se sebou lezi v M i v doplnku M
Vnejsi bod mnoziny M
Bod je vnejsi, pokud najdu okoli (jakekoliv) tak, ze nelezi v M
Vnitrek mnoziny
Mnozina vnitrnich bodu M
Hranice mnoziny
Mnoziny hranicnich bodu M
Uzaver mnoziny
Sjednoceni vnitrku a hranice mnoziny M vsechno dohromady ohledne M
Otevrena mnozina
Pokud vsechny body M jsou vnitrni (nema hranicni body)
Uzavrena mnozina
Pokud vsechny body jsou vnitrni nebo hranicni
Neboli pokud hranicni body patri do M
Kdy je mnozina uzavrena a omezena?
P.t.k. pro kazdou posloupnost z M existuje vybrana podposloupnost, ktera konverguje k bodu lezicim v M
(Je omezena nejakym tim bodem)
Doplnek otevrene/uzavrene mnoziny
Je mnozina uzavrena/otevrena
Vykrojim z prostoru neco a zbytek ma opacnou vlastnost
Hromadny bod mnoziny M
Je takovy bod, v jehoz libovolnem okoli lezi nekonecne mnoho bodu mnoziny M
Izolovany bod mnoziny M
Bod s libovolnym okolim (ktere najdu) takovym ze v nem nelezi zadny prvek mnoziny M
Mnozina je omezena kdyz
Se da vepsat do koule o polomeru R
Omezena nekonecna mnozina ma…
Hromadny bod
Dukaz pomoci vnorenych intervalu v kvadrantech
Pokud omezime mnozinu, tak nutne se nekde musi zahustit -> hromadny bod
Rovnice roviny v prostoru
ax+by+cz+d=0
Rovnice paraboloidu
z=x^2+y^2
Rovnice kuzele
z=(x^2+y^2)^1/2
Polarni souradnice
x=ρcosx
y=ρsinx
Vypocet limity pro dve promenne
Zkusim priblizeni po krivkach (ruznych) a musi vychazet stejna hodnota
Zkusim dosadit x=0, y=0, y=kx, y=x^2…
Spojita funkce na omezene uzavrene mnozine nabyva…
Minima i maxima
Derivace fce f ve smeru vektoru v
δf(x)/δv = lim(t->0) f(x + tv) - f(x) / t
Neboli je to pomer mezi tim, jaka je hodnota v bode puvodnim oproti tomu kdyz se posuneme t nasobkem ve smeru v
Pocitame smernici tecny v bode ke grafu - ukazujeme jak se meni graf v danem smeru
Definice diferencialu
U funkce vice promennych diferencial odpovida derivaci.
Mejme funkci f a bod b. Rekneme, ze f ma diferencial v bode b pokud existuje linearni zobrazeni L takove ze
lim(v->0) f(b+v) - f(b) - L(v) / ||v|| = 0
Je to stejny jako derivace (pomer rozdilu hodnot v pocatku oproti posunutemu ku posunuti), akorat se tam prida linearni zobrazeni jako chyba aproximace a chyba je nejmensi, tedy rozdil je nulovy
JINAK
differencial je L = df(x) je linearni zobrazeni, ktere nejlepe apeoximuje fci f vice promennych
Ma-li fce v bode x diferencial, pak je v bode x…
Spojita
Gradient
Vektor, jehoz slozky jsou parcialni derivace puvodniho vektoru
Derivuji puvodni vektor po slozkach
Diferencial funkce f v bode x(a, b)
Je to skalarni soucin obecneho vektoru v (ve smeru) s gradientem fce (do ktereho dosadim bod x)
Je to smer*gradient
Vyznam grafientu
Gradient je vektor, ktery udava smer nejvetsiho rusti funkcni hodnoty fce f. Pokud pujdu opacnym smerem, je to nejvetsi spad, pokud jdu kolmo ke grafientu - pohybuju se po vrstevnici, tedy na stejne urovni.
Grafient je kolmy na mnozinu M ktera je vrstevnici
Tecna rovina ke grafu fce f v bode x0
Je to mnozina vsech vektoru, ktere jsou kolme na normalovy vektor fce F.
Funkci F ziskam jako puvodni fci f(x,y) od ktere jeste odectu z. Gradient F v bode x0 je normalovy vektor.
Potom spocitam rozdil obecneho bodu (x,y,z) - (zadany body) a jeho skalarni soucin s gradientem. Vysledna rovnice je tecna rovina
Derivace vyssiho radu
Operator δf/δx je funkce ktera vraci novou funkci -> derivuje f po slozce x. Muzeme to retezit jako δ^2f/δxδy a na poradi jestli derivujeme nejdriv podle nebo nejdriv polde y a obracene v MA2 nezalezi, ale obecne to nemusi platit a na poradi muze zalezet. Pokud jsou tyto dve varianty spojote v bode ve kterym derivujeme, pak na poradi nezalezi
Tayloruv rozvoj fce vice promennych
Pokud je fce f tridy C^k+1 (ma spojite derivave do radu k+1) na otevrene mnozine G a usecka od x0 do x0+h lezi v G, pak plati:
f(x0+h) = Σ1/k! * (h*grad)^k * f(x0) + chyba
Kde chyba je k+1 clen v bode f(x+Θh) pro theta v intervalu (0,1)
F je tridy c^K na otevrene mnozine G
Pokud vsechny parcialni derivace fce f na mnozine G do radu K jsou spojite
Prubeh najiti taylorova polynomu napr stupne dva pro fci f v bode a
Spocitam f(a), spocitam gradient v bode a, spocitam matici druhych derivaci v bode a, dosadim do rovnice
T2=f(a) + gradh + 1/2! * hgrad^2*h…
Jeli v bode x lokalni extrem, pak…
je smerova derivace v tomto bode nulova a je to stacionarni bod
Hessian
Matice druhych derivaci vsech kombinaci slozek, je symetricka, tudiz potrebuju jen diagonalu a pravou polovinu
Kvadraticka forma
Je bileniarni zobrazeni Q(h) = B(h,h). Napriklad Hessian je bilinearni zobrazeni (bere dvojici vektoru a vraci posila je na R pomoci matice). Pokud do Hessianu dosadime dva stejne vektoru, obdrzime kvadratickou formu typu xAx.
Kvadraticka forma zadava skalarni soucin a urcuje lok extremy.
Pozitivne/negitivne/indefinitni definitni kvadraticka forma
ex c>0: Q(h) >= c*||h||^2 “je kladna, paraboloid natoceny nahoru”, je lok. minimum
=|= <= -c “je zaporny paraboloid”, je lok. maximum
pro h1,h2 plati Q(h1) > 0, Q(h2) < 0 “sedlo, v jednom smeru klesa, ve druhem roste” neni lok. extrem
Silvestrovo kriterium - jak poznat definitnost matice
Poz def p.t.k. vsechny subdeterminanty jsou kladne
Neg def p.t.k determinanty stridaji znamenka a prvni je ZAPORNY
Indefinitni p.t.k. determinant matice je nenulovy a neplati prvni dve trvezeni
Vazany extrem fce f na mnozine
Je to takovy extrem, ktery je splnen ne na celem oboru fce f, ale pouze v ramci mnoziny M, je ji vazan
Vazebni podminka
rovnice rovna nule pro fci dvou/tri promennych x+y=0 jako mnozina M na ktere kledame extrem
Lagrangeova veta, funkce
Mejme fci f radu C^k a vazebni funkce g1…gn na otevrene mnozine. Mnozine M(vazebnich funkci) je mnozina vazebnich podminek, na ktere vysetrujeme extremy f. Gradienty vazebnich funkci jsou lin nezavisle na M. Jeli v bode x extrem funkce f, pak plati, ze Lagrangeova funkce L = f - (lambda1g1 + lambda2g2 … + lambdangn). Kde lambda jsou lagrangeovz multiplikatory
Postup nalezeni vazaneho extremu fce f pri vazebni podmince zadanou ROVNOSTI
Sestavim rovnici L = f - lambda1g1 - lambda2g2 …
Derivuju L podle VSECH promennych - x,y,z,lambda1,lambda2…
vyjde soustava rovnic, kde prvni jsou derivace podle neznamych A puvodni vazebni rovnice. Resim soustavu rovnic kdy jsou rovne nule (stacionarni body). Dosadim je do puvodni rovnice, pak mi vyjdou maximum i minimum (PROTOZE ZADANA FUNKCE JE SPOJITA A OMEZUJICI MNOZINA JE OMEZENA UZAVRENA -> TUDIZ SE NABYVA MAXIMA I MINIMA, JINAK NEPLATI)