Pregunta
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Compute the directional derivative of the following function at the given point \( P \) in the direction of the given vector. Be sure to use a unit vector for the direction vector. \( f(x, y)=e^{-x-y} ; P(\ln 2, \ln 3) ;\langle 1,2\rangle \) The directional derivative is (Type an exact answer, using radicals as needed.)

Ask by Greene Gordon. in the United States
Mar 17,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The directional derivative is \( -\frac{1}{2\sqrt{5}} \).

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To compute the directional derivative of the function \( f(x, y)=e^{-x-y} \) at the point \( P(\ln 2, \ln 3) \) in the direction of the vector \( \langle 1, 2 \rangle \), follow these steps: 1. **Calculate the Gradient**: The gradient of \( f \) is given by \[ \nabla f(x, y) = \left( \frac{\partial f}{\partial x}, \frac{\partial f}{\partial y} \right). \] Calculating the partial derivatives: \[ \frac{\partial f}{\partial x} = -e^{-x-y}, \quad \frac{\partial f}{\partial y} = -e^{-x-y}. \] Thus, \[ \nabla f(x, y) = \left(-e^{-x-y}, -e^{-x-y}\right). \] 2. **Evaluate the Gradient at Point \( P \)**: Substitute \( P(\ln 2, \ln 3) \): \[ \nabla f(\ln 2, \ln 3) = \left(-e^{-\ln 2 - \ln 3}, -e^{-\ln 2 - \ln 3}\right) = \left(-\frac{1}{6}, -\frac{1}{6}\right). \] 3. **Normalize the Direction Vector**: The direction vector \( \mathbf{v} = \langle 1, 2 \rangle \) has a magnitude of \[ \|\mathbf{v}\| = \sqrt{1^2 + 2^2} = \sqrt{5}. \] The unit vector \( \mathbf{u} \) in the direction of \( \mathbf{v} \) is \[ \mathbf{u} = \left\langle \frac{1}{\sqrt{5}}, \frac{2}{\sqrt{5}} \right\rangle. \] 4. **Compute the Directional Derivative**: The directional derivative \( D_u f \) is given by \[ D_u f = \nabla f \cdot \mathbf{u} = \left(-\frac{1}{6}, -\frac{1}{6}\right) \cdot \left\langle \frac{1}{\sqrt{5}}, \frac{2}{\sqrt{5}} \right\rangle. \] Now compute the dot product: \[ D_u f = -\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{\sqrt{5}} - \frac{1}{6} \cdot \frac{2}{\sqrt{5}} = -\frac{1}{6\sqrt{5}} - \frac{2}{6\sqrt{5}} = -\frac{3}{6\sqrt{5}} = -\frac{1}{2\sqrt{5}}. \] Thus, the directional derivative is \[ \boxed{-\frac{1}{2\sqrt{5}}}. \]

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