книги / Математика. Функции нескольких переменных
.pdfz |
2x y , |
z |
x . |
x |
|
y |
|
Решая систему, найдем критические точки:
|
z |
0 |
|
x |
|
|
|
|
|
z |
|
|
0 . |
|
|
y |
|
|
|
|
2x y 0
Следовательно,
x 0 .
M0 0;0 – критическая точка, которая не лежит внутри по-
строенной области.
3. Исследуем поведение функции на границах области.
Граница АС: y 0 |
, причем x |
|
|
|
|
. |
||||
5; |
5 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда z x2 4 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найдем z 2x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критическая точка: z 0 . |
|
|
|
|||||||
2x 0 , x 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
5; 5 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислим значение функции при x 0 : z 4 .
Граница ABC: дуга параболы y x2 5 , причем 5 x 5 . Тогда z x2 x x2 5 4
или
z x3 x2 5x 4 .
Найдем z 3x2 2x 5 .
Критические точки определяем из условия z 0 : 3x2 + 2x – 5 = 0.
Следовательно, x1 1, x2 53 .
Обе точки принадлежат промежутку |
|
|
|
|
|
. |
5; |
5 |
|||||
|
|
|
|
|
81
Вычислим значения функции при x 1 и x |
5 |
. |
|||||||||||||||||||
3 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
z 1 1 1 5 4 7 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
5 |
|
5 3 |
|
|
5 |
|
2 |
|
|
5 |
|
|
67 |
|
|
|
||||
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
4 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
3 |
|
27 |
|
|
|||||||||||||||
|
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4. Вычислим значения функции в вершинах области (в данном случае – это точки пересечения кривой с осью OX).
z A z 5;0 1 ; z C z 5;0 1 .
Сравнивая все вычисленные значения функции, заключаем:
|
|
67 |
|
|
5 |
|
20 |
|
zнаиб |
|
, достигается на границе ABC в точке |
|
; |
|
. |
||
|
|
|
||||||
|
|
27 |
|
|
3 |
|
9 |
|
zнаим 7 , достигается на границе ABC в точке 1;4 .
82
ПРИЛОЖЕНИЯ
Вариант 1
1. Найти и изобразить на чертеже область определения функ-
ций
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) z |
3 xy |
|
|
|
б) z |
1 x2 y 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
2x 5y |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2. |
Найти частные производные и полный дифференциал функ- |
||||||||||||||||||||||||||
ции z ln y2 e x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
3. |
Вычислить значение производной |
dz |
, |
если z ex 2 y , где |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x sin2 t , y t3 , при t 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
du |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
4. |
Найти производную |
|
, если u x ctg z2 |
|
x , где x e |
|
. |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
z |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
5. |
Найти частные производные |
, |
z , если z x cos 1 |
y2 |
|
, |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где x u v , y u v . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
6. |
Найти производную |
dy |
функции |
y y x , заданной урав- |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
нением arctg(x y) x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
7. |
Вычислить значения частных производных z |
, z |
функ- |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
y |
|
|
|
|
|
||
ции z z x, y , заданной уравнением x3 |
y3 z3 3xyz 4 , |
в точ- |
||||||||||||||||||||||||||
ке |
M0 2;1;1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
8. |
Проверить, |
удовлетворяет ли функция |
|
u |
y |
|
уравнению |
||||||||||||||||||||
|
|
x |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2u |
|
|
2u |
2 2u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x2 |
|
2xy |
|
y |
y2 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x2 |
x y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
83
9. Найти уравнения касательной плоскости и нормали к по-
верхности S : x2 y2 z2 4x 6z 8 0 |
в точке M0 2;1; 1 . |
10.На поверхности S: z x2 y2 найти точки, в которых касательная плоскость параллельна плоскости 2x 2y z 0 .
11.Найти градиент и производную функции z ln x y в
точке М0 1;3 в направлении линии |
y2 9x в сторону возрастания |
|||
аргумента x . |
|
|
|
|
12. |
Исследовать |
на |
экстремум |
функцию |
z y x 2y2 x 14y .
13. Найти наибольшее и наименьшее значения функции z 3x y xy в области D : y x, y 4, x 0 .
84
Вариант 2
1. Найти и изобразить на чертеже область определения функ-
ций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) z arcsin x y , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) z ln 2 x y |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x . |
||||||||||||||||||||||
|
|
2. |
Найти частные производные и полный дифференциал |
|||||||||||||||||||||||||||||||
функции z arctg x2 y2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
3. |
|
Вычислить |
|
значение |
|
производной |
dz |
, |
|
|
если |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
dt |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z ln ex e y , где x |
1 |
, |
y |
1 |
, при t 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
t3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
dy |
|
|
, если y zex z2 , где z 3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
4. |
Найти производную |
|
|
x . |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
dx |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Найти частные производные |
|
z |
, |
|
z , если z cos xy , где |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x u v2 , |
y u2 v . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
6. |
Найти производную |
|
|
dy |
функции |
|
y y x , |
заданной |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dx |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
уравнением tg y xy . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
7. |
Вычислить значения частных производных z |
, |
z |
|
функ- |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
y |
||||||
ции |
z z x, y , заданной уравнением x2 |
y2 |
z2 xy 2 , |
в точке |
||||||||||||||||||||||||||||||
M0 1;0;1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
8. |
Проверить, |
удовлетворяет ли функция u ln |
x |
|
уравнению |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
y |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x2 |
2u |
y2 |
2u |
0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x2 |
y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
9. |
Найти уравнения касательной плоскости и нормали к по- |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
; |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
||||
верхности |
S : z y |
|
y 2 в точке M0 0; |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
85
10. |
На поверхности S : 2x2 y2 |
z2 1 0 найти точки, в ко- |
||||
торых касательная плоскость параллельна плоскости 2x z 0 . |
||||||
11. |
Найти |
градиент |
и |
производную |
функции |
|
z 5x2 |
3x y 1 в точке М0 2;1 в направлении, идущем от точ- |
|||||
ки М0 |
к точке N 5;5 . |
|
|
|
|
|
12. Исследовать на экстремум функцию z x3 8y3 |
6xy 5 . |
|||||
13. |
Найти наибольшее и |
наименьшее значения |
функции |
|||
z xy x 2y в области D : y x, |
y 1, y x . |
|
86
Вариант 3
1. Найти и изобразить на чертеже область определения функ-
ций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) z |
y2 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
б) z ln 1 |
x2 y2 |
|
x y . |
|
|
|||||||||||||
2. |
Найти частные производные и полный дифференциал функ- |
|||||||||||||||||
ции z arcsin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
xy . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3. |
Вычислить |
значение производной |
dz |
, если z yx |
, |
где |
||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|||
x ln t 1 , |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y e2 |
, при t 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4. |
Найти |
производную |
|
dz |
, если |
|
z ln ex e y , |
|
где |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
|
|
|
|
|
|
x cos2 y.
5. Найти частные производные uz , vz , если z x2 cos y , где x uv , y uv .
6. Найти производную dy функции y y x , заданной урав- dx
нением a cos2 (x y) y .
7. Вычислить значения частных производных z , z функ-
x y
ции z z x, y , заданной уравнением 3x 2y z xz 5 , в точке
M0 2;1; 1 .
8. Проверить, удовлетворяет ли функция u ln x2 y 1 2
уравнению 2u 2u 0.
x2 y2
9. Найти уравнения касательной плоскости и нормали к поверхности S : x2 y2 z2 xy 3z 7 0 в точке M0 1;2;1 .
87
10. |
На поверхности S : x2 y2 |
z2 4x 6z 1 0 |
найти точ- |
||||
ки, в |
которых касательная |
плоскость параллельна |
плоскости |
||||
3x y 2z 0. |
|
|
|
|
|
|
|
11. Найти градиент и производную функции z x2 |
y2 в точ- |
||||||
ке М0 6; 8 в направлении линии |
y |
2 |
x2 в сторону убывания |
||||
|
|||||||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
аргумента x . |
|
|
|
|
|
|
|
12. |
Исследовать |
|
на |
экстремум |
функцию |
||
z 1 15x 2x2 xy 2y2 . |
|
|
|
|
|
|
|
13. |
Найти наибольшее |
и |
наименьшее значения функции |
||||
z x2 8y 2xy 4x в области |
D : y 0, y x 2, x 1, x 0 . |
88
|
|
|
|
|
Вариант 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1. |
Найти и изобразить на чертеже область определения функ- |
||||||||||||||||||||
ций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z ln 4 y2 x2 |
|
б) z arcsin x 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
а) |
|
y . |
|
||||||||||||||||||
2. |
Найти частные производные и полный дифференциал функ- |
||||||||||||||||||||
ции z arccos x y2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3. |
Вычислить значение производной |
dz |
, |
если |
z ey 2 x 2 , где |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
||
x sin t, |
y = cos t, при t . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Найти производную |
dx |
, если |
x zy cos |
z |
, где y 2z . |
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
dz |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|||||
5. |
Найти частные производные |
z |
, |
|
z |
, если z cos x2 y2 , |
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
v |
|
|
|
|
|
|
||||
где x u v , y u v . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
6. |
Найти производную |
|
dy |
функции y y x , |
заданной урав- |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нением ey x y2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. |
Вычислить значения частных производных |
z , |
z функ- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
y |
|
ции z z x, y , заданной уравнением |
ez x 2y z 4 , в точке |
||||||||||||||||||||
M0 1;1;0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8. |
|
|
Проверить, |
|
удовлетворяет |
|
ли |
функция |
|||||||||||||
|
|
|
|
2u |
2u |
|
|
|
|
||||||||||||
u ln |
x 1 2 y 2 2 уравнению |
0. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
y2 |
|
|
|
|
|
|
||||
9. |
|
Найти уравнения касательной плоскости и нормали к по- |
|||||||||||||||||||
верхности S : x2 z2 y 6 0 в точке M0 1; 1;2 . |
|
|
|
89
10. |
На поверхности |
S : x2 y2 4x z 7 0 найти точки, в |
|||||
которых |
касательная |
плоскость |
параллельна |
плоскости |
|||
6x z 1 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Найти градиент и производную функции z arcsin |
x |
|||||
11. |
|
в |
|||||
x y |
|||||||
точке М0 5;5 в направлении линии |
y2 5x в сторону убывания |
||||||
аргумента x . |
|
|
|
|
|
|
|
12. |
Исследовать |
на |
экстремум |
функцию |
|||
z 1 6x x2 xy y2 . |
|
|
|
|
|
||
13. |
Найти |
наибольшее и наименьшее значения |
функции |
||||
z 5x2 y2 3xy |
в области D : y 0, y 1 x, y x 1 . |
|
|
|
90