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Definition Lineare Approximation

f(x)f(x)+<grad(f)x0,(xx0)>f(\vec x) \approx f(\vec x) + < \text{grad}(f)\big|_{x_{0}}, (x-x_0)>

Bzw.

f(x)f(x0,y0)+fxx0,y0(xx0)+fyx0,y0(yy0)+f(\vec x) \approx f(x_{0}, y_{0}) + \frac{\partial f}{\partial x}\bigg|_{x_{0}, y_{0}}(x-x_{0})+\frac{\partial f}{\partial y}\bigg|_{x_{0}, y_{0}}(y-y_{0}) + \dots

Vorgehensweise

  1. Gradient gradf\text{grad}f bestimmen
  2. Gegebenen Punkt in bestimmten Gradient einsetzen, d.h. gradfP\text{grad}f\big|_P und prüfen, dass gradfPO\text{grad}f\big|_{P}\neq \vec O
  3. Berechnen von gradfP(xP)\text{grad}f\big|_{P} \cdot (\vec x - P)

Übung

Bestimmen der linearen Approximation von

f(x,y,z)=x2+2y2+4z21=0f(x,y,z) = x^{2}+2y^{2}+4z^{2}-1=0

an der Stelle P=(12,0,18)fP=\left(\frac{1}{\sqrt{2}}, 0, \frac{1}{\sqrt{8}}\right)\in f

Lösung
2x+22z=2\sqrt{2}x+2\sqrt{2}z=2

Bestimmen der linearen Approximation von

f(x,y,z)=x33xy2zf(x,y,z) = x^{3}-3xy^{2}-z

an der Stelle P=(2,1,2)fP=(2,1,2)\in f

Lösung
9x12yz=49x-12y-z=4