La matriz ya es diagonal y sus entradas son sus autovalores: −2,−3,4.
Ninguno es cero, por lo que la forma es no degenerada.
Hay dos autovalores negativos y el índice es 2; la dirección positiva restante impide que sea un máximo en dimensión tres.
EJERCICIO 2 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 2.
Con 1 mínimo, 2 sillas de índice 1 y 1 máximo de índice 2, calcula la suma de Morse.
PISTA 1
Una pista
Alterna signos.
Un desarrollo posible.
Los datos dan m₀=1,m₁=2,m₂=1.
La suma alternada es m₀−m₁+m₂=1−2+1.
El resultado es 0. Bajo las hipótesis compactas de Morse coincide con la característica de Euler; el ejemplo del toro realiza ese conteo.
EJERCICIO 3 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 3.
¿Cuál es el índice de un mínimo no degenerado en dimensión 3?
PISTA 1
Una pista
La Hessiana es definida positiva.
Un desarrollo posible.
En un mínimo no degenerado, la Hessiana es definida positiva.
Sus tres autovalores son positivos; no hay direcciones cuadráticas negativas.
El índice, que cuenta únicamente las negativas, es 0. La dimensión tres no se usa como índice del mínimo.
EJERCICIO 4 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 4.
Explica por qué x⁴ tiene un mínimo degenerado en 0.
PISTA 1
Una pista
Compara derivadas y valores.
Un desarrollo posible.
f′(x)=4x³, por lo que 0 es crítico.
f″(x)=12x² y f″(0)=0; la Hessiana unidimensional no es invertible y el crítico es degenerado.
Sin embargo x⁴≥0 y solo vale cero en x=0, así que el origen es un mínimo estricto. La no degeneración es hipótesis de la teoría local de Morse y no condición necesaria para cualquier mínimo.
EJERCICIO 5 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 5.
Calcula el índice de −x²−y²+z² y describe el cambio de signo.
PISTA 1
Una pista
La Hessiana ya es diagonal.
Un desarrollo posible.
Las derivadas primeras de −x²−y²+z² se anulan únicamente en el origen.
La Hessiana es diag(−2,−2,2), de determinante 8≠0, con dos autovalores negativos.
El índice es 2. Sobre el eje z la función es positiva fuera del origen y sobre los ejes x o y es negativa; por eso se trata de una silla, no de un máximo.