Teorema de la Función Implícita (
Teorema. Considere la función . Sea un punto tal que . Suponga que la función tiene derivadas parciales continuas en alguna bola con centro y que . Entonces se puede resolver para en términos de y definir así una función con dominio en una vecindad de , tal que , lo cual tiene derivadas continuas en que pueden calcularse como , .
Ejercicio. Si calcular
Solución. En este caso
Teorema de la Función Implícita ()
Teorema. Considere la función . Sea un punto tal que . Suponga que la
función F tiene derivadas parciales continuas en alguna bola con
centro y que .
Entonces se puede resolver para en términos de
y definir así una función con dominio en una vecindad de
, tal que , lo cual tiene derivadas continuas
en que pueden calcularse como
Ejercicio. Si
calcular
Solución. Tenemos que
Ejercicio. Si
calcular
Solución. tenemos que
Ejercicio. Si
calcular
Solución. tenemos que
Teorema de la Función Implicita (version sistemas de ecuaciones)
Consideremos ahora el sistema
con constantes. Nos preguntamos cuando
podemos resolver el sistema para y en términos de y .
Si escribimos el sistema como
y sabemos que este sistema tiene solución si en tal caso escribimos
,~~.
Esta solución no cambiaría si consideramos
donde y son funciones dadas de y . La posibilidad de despejar las variables y en términos de y recae sobre los coeficientes de estas variables en las ecuaciones dadas.
Ahora si consideramos ecuaciones no lineales en y escribimos el sistema como
nos preguntamos cuando del sistema podemos despejar a y en términos de y . Mas generalmente, consideramos el problema siguiente, dadas las funciones y de las variables nos preguntamos cuando de las expresiones
podemos despejar a y en términos de y en caso de ser posible diremos que las funciones y son funciones implícitas dadas. Se espera que n funciones y en
con en alguna vecindad . Suponiendo que existen y veamos sus derivadas
Lo anterior se puede ver como un sistema de 2 ecuaciones con 2 incógnitas y . Aquí se ve que para que el sistema tenga solución
en (el Jacobiano) y según la regla de Cramer.
, (con los dos Jacobianos).
Análogamente si derivamos con respecto a obtenemos
de donde
, (con los dos Jacobianos).
Al determinante lo llamamos Jacobiano y lo denotamos por .
Teorema de la Función Implícita (sistemas de ecuaciones)
Teorema 3. Considere las funciones y . Sea un punto tal que . Suponga que en una bola de centro las funciones y tienen (sus cuatro) derivadas parciales continuas. Si el Jacobiano entonces las expresiones y definen funciones (implícitas) y definidas en una vecindad de las cuales tienen derivadas parciales continuas en que se pueden calcular como se menciona arriba.
Demostración. Dado que entonces , , , no son cero al mismo tiempo, podemos suponer sin perdida de generalidad que . Entonces la función satisface las hipótesis del T.F.I y en una bola abierta con centro p, v se puede escribir como .
Hacemos ahora
y tenemos que
por otro lado
por lo tanto
por lo tanto para tenemos que existe una función y por lo tanto y por tanto se pueden expresar en términos de en una vecindad de .
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Hola
Consulto por alguna referencia que permita estudiar una generalización del TFI sobre un punto frontera.