gradientvektoren normal til nivåkurver

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Post Reply
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

gradientvektore er normal til nivåkurver siden



[tex]F(x,y,z)=c[/tex]

når x, y og z er gitt ved

[tex]x=x_0+su_1[/tex] [tex]y=y_0+su_2[/tex] [tex]z=z_0+su_3[/tex]

hvis vi deriverer får vi:

[tex]\frac{dF}{ds}=\frac{dF}{dx}\frac{dx}{ds}+\frac{dF}{dy}\frac{dy}{ds}+\frac{dF}{dz}\frac{dz}{ds}= \nabla F\cdot u=0[/tex]

u angir retning til (x,y og z) siden den er en skalar. Og da er

[tex]\nabla F[/tex] normal til retning av nivåkurve. Men hvordan har det seg at

[tex]\nabla F[/tex] er normal til en funksjon F(x,y,z) som ikke er en funksjon av kjerner. Kan det vises?
Last edited by gill on 13/05-2011 14:52, edited 1 time in total.
ærbødigst Gill
espen180
Gauss
Gauss
Posts: 2578
Joined: 03/03-2008 15:07
Location: Trondheim

Det gir ikke mening å spørre om en vektor er normal til en skalarfunksjon. Kan du forklare litt nærmere hva det er du lurer på?
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

da er det noe jeg ikke har fått med meg ja. Men hvis vi ser på funksjonen:

[tex]F(x,y,z)=x^2+3y-2z^3=c[/tex]

Når den ikke er gitt ved at x,y og v er funksjon av u-vektor hvordan viser man at gradientvektor står normalt til den?

Det jeg eegentlig lurer på er hvordan man får link fra directional derivative hvor

[tex]x=x_0+su_1[/tex] [tex]y=y_0+su_2[/tex] [tex]z=z_0+su_3[/tex]

og den deriverte er gitt ved

[tex]\frac{dF}{ds}=\frac{dF}{dx}\frac{dx}{ds}+\frac{dF}{dy}\frac{dy}{ds}+\frac{dF}{dz}\frac{dz}{ds}= \nabla F\cdot u[/tex]

til å gjelde for vanlige funsjoner F uten å bruke u. Bare ved å finne

[tex]\nabla F[/tex] vet man at den øker mest i den retningen uten å ha definert u. (jeg har bevist på annen måte at gradienten gir retning med størst stiginstall for en vektor men det er ikke sånn de har vist det her så tydeligvis vil jeg nå si har de kommet fram til at man ikke trenger u for å benytte seg av at [tex]\nabla F[/tex] alltid vil gi retning med størst stigningstall)
ærbødigst Gill
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Såvidt jeg ser så er vel ikke u-vektor annet enn tangentvektor til kurven i det punktet? Altså at [tex]x = x_0 + su_1 \ \ y = y_0 + su_2 \ \ z = z_0 + su_3[/tex] er tangentlinja til kurven i det punktet?
Elektronikk @ NTNU | nesizer
espen180
Gauss
Gauss
Posts: 2578
Joined: 03/03-2008 15:07
Location: Trondheim

La oss først ta for oss hvorfor gradienten er normal til nivåflatene. Dette viser du ved å bruke definisjonen ev den retningsderiverte på tangentvektorene i ethvert punkt på nivåflaten. Ettersom denne retningsderiverte er null per antakelse, og hverken gradienten eller tangentvektorene har lengde null, også per antakelse, må tangentvektoren til nivåflaten og gradientvektoren være normale.


Når det kommer til å utlede uttrykket for den retningsderiverte, hvordan kan man utlede et uttrykk som inneholder u uten å bruke u? Jeg tror ikke det er mulig.
Post Reply