ВАРИАНТ  18

Задача 16 :: Исследовать на экстремум функцию u = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(4, `*`(x, `*`(y))), `*`(14, `*`(y)), `-`(`*`(3, `*`(ln, `*`(y)))), 3).
2D-Function
 

z = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(4, `*`(x, `*`(y))), `*`(14, `*`(y)), `-`(`*`(3, `*`(ln(y)))), 3)

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(4, `*`(x, `*`(y))), `*`(14, `*`(y)), `-`(`*`(3, `*`(ln(y)))), 3), x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(4, `*`(y)))

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(4, `*`(x, `*`(y))), `*`(14, `*`(y)), `-`(`*`(3, `*`(ln(y)))), 3), y) = `+`(`*`(4, `*`(x)), 14, `-`(`/`(`*`(3), `*`(y))))

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(4, `*`(y))) = 0, `+`(`*`(4, `*`(x)), 14, `-`(`/`(`*`(3), `*`(y)))) = 0}

piecewise(`+`(`*`(4, `*`(x)), 14, `-`(`/`(`*`(3), `*`(y)))) = 0, 1, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(4, `*`(y))) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

piecewise(x = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`+`(`*`(14, `*`(y)), `-`(3)))), `*`(y)))), 1, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(4, `*`(y))) = 0, 2)piecewise(x = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`+`(`*`(14, `*`(y)), `-`(3)))), `*`(y)))), 1, `+`(`*`(4, `*`(y)), `-`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(14, `*`(y)), `-`(3)))), `*`(y)))) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

y[1] = `/`(3, 2), y[2] = `/`(1, 4)

Значения абсцисс: 

x[1] = -3, x[2] = -`/`(1, 2)

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(-3, `/`(3, 2)), B(-`/`(1, 2), `/`(1, 4))

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 2, Diff(z, y, y) = `+`(`/`(`*`(3), `*`(`^`(y, 2)))), Diff(z, x, y) = 4

Понадобится значение выражения  Delta = `+`(`*`(Diff(z, x, x), `*`(Diff(z, y, y))), `-`(`*`(`^`(Diff(z, y, x), 2)))), вычисленное в стационарных точках. 

Для точки А имеем: Delta[A] = -`/`(40, 3)

Т.к. величина Delta[A] отрицательна, то функция в точке A не имеет экстремального значения. 

Для точки B имеем:  Delta[B] = 80

Т.к. величина Delta[B] положительна, то в точке B функция имеет экстремум. 

А поскольку `and`(Diff(z, x, x) = 2, `>`(2, 0)), то здесь наблюдается минимум. 

`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(4, `*`(x, `*`(y))), `*`(14, `*`(y)), `-`(`*`(3, `*`(ln(y)))), 3) = `+`(`/`(25, 4), `*`(6, `*`(ln(2))))

Проиллюстрируем поведение функции вблизи обеих точек: 

Проверка 

Точка А. Результат выполнения команд minimize 

11.25112780, {[{x = -4., y = 2.500000000}, 11.25112780]}

и maximize 

19.25112780, {[{x = -2., y = 2.500000000}, 19.25112780]}

Точка B. Результат выполнения команд minimize 

10.40888308, {[{x = -.5000000000, y = .2500000000}, 10.40888308]}

и maximize 

22.58056935, {[{x = .5000000000, y = 1.250000000}, 22.58056935]}

Результаты качественно подтверждают сделанные выводы. 

Disclaimer:
This web site has been independently produced and is not affiliated with Maplesoft,
or their web site at www.maplesoft.com.