Dag 6

Flervariabelanalys

IMPLICITA FUNKTIONER OCH TAYLORS FORMEL

Om $F(x,y)=xy=1$ vet vi att $y=1/x$ och vi kan rita upp en fin graf. Ända sedan Vikingatiden har man dock irriterats över det faktum att det i vissa fall inte går att lösa ut $y$ som en funktion av $x$, dvs vi kan inte explicit ange $y$ som en funktion av $x$. Betrakta till exempel den till synes horribla ekvationen (nivåkurvan) $F(x,y)=y^5+xy-4=0$. Men notera att exempelvis $F(3,1)=0,$ varför $(3,1)$ ligger på nivåkurvan, och att gradienten ges av $\nabla F(3,1)=(1,8)$. Eftersom gradienten är normal till nivåkurvan (långt mer normal än en medelmåttig matematiker) så kan vi skissera nivåkurvans ungefärliga utseende i en omgivning av punkten $(3,1)$ och därmed övervinna det tillfälliga tungsinne som överväldigade oss vid en första titt på ekvationen ovan. Vi säger att ekvationen $F(x,y)=y^5+xy-4=0$ implicit definierar en funktion $y=f(x)$ i en omgivning av punkten $(3,1)$.

Men detta är inte fallet i varje punkt på nivåkurvan! Det finns ett villkor som måste vara uppfyllt för att $F(x,y)=0$ implicit ska definiera en (deriverbar!) funktion $y=f(x)$ i en omgivning av punkten $(a,b)$ - nämligen att $F_y'(a,b)\neq 0$. Detta kallas den implicita funktionssatsen och den dyrkas högaktningsfullt av många matematiker.

12.8 Här ingår bara texten fram till och med Exempel 1 samt Definition 8 (Jacobi-determinanten). 12.9