ANPEC 2022 — Matemática – Anpec 2022 — Questão 13

Seja f:\mathbb{R}^N\to\mathbb{R} uma função diferenciável. Suponha que \bar{x}\in\mathbb{R}^N não é um ponto crítico da função f. Se A=\begin{pmatrix}\frac{\partial f(\bar{x})}{\partial x_1} \\ \vdots \\ \frac{\partial f(\bar{x})}{\partial x_N}\end{pmatrix} e A^T denota a transposta de A, então a matriz AA^T tem posto 1.

A equação (x-2)^3+x(y-1)^2-\ln y=1 define implicitamente y como função de x em uma vizinhança do ponto (3,1)\in\mathbb{R}^2, e denotamos para expressar isso y=h(x). Esta função satisfaz \frac{dh}{dx}(3)=\frac{1}{2}.

Considerando a função f:\mathbb{R}\times[0,1)\to\mathbb{R} definida por f(x,y)=(x^2+y^2)(ye^{|x|}-1), para cada x\in\mathbb{R} existe um único y=h(x)\in[0,1) tal que f(x,h(x))=0, o que define uma função contínua h:\mathbb{R}\to[0,1).

Seja f:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R} continuamente diferenciável, e g:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R} definida por g(x_1,x_2)=f(x_1,x_2)+\cos(x_1x_2). Denotamos por \langle z,w\rangle o produto interno padrão no \mathbb{R}^2, e por \nabla f(x) e \nabla g(x) os gradientes das duas funções. Então \langle \nabla f(x)-\nabla g(x),\nabla f(x)-\nabla g(x)\rangle\leq 1 para todo x\in\mathbb{R}^2 cuja distância euclidiana ao ponto (0,0) é 1.

A matriz Hessiana associada à função f:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R} definida por f(x_1,x_2)=2x_1-2x_1x_2-4x_2^2 é semidefinida positiva em qualquer ponto do domínio, e logo a função f é convexa.