Назад СССР in Maple Вперёд

ФУНКЦИЯ  ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ

Задача 4 :: Исследовать на экстремум функцию z = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(x, `*`(y)), `*`(`^`(y, 2)), x, `-`(y), 1)

2D-Function 

Функция определена, непрерывна и дифференцируема в правой полуплоскости xy, что вытекает из условия существования действительных значений sqrt(x) . 

z = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(x, `*`(y)), `*`(`^`(y, 2)), x, `-`(y), 1)

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), y, 1)

Diff(z, y) = `+`(x, `*`(2, `*`(y)), `-`(1))

Стационарные точки находим из системы:  

piecewise(`+`(`*`(2, `*`(x)), y, 1) = 0, 1, `+`(x, `*`(2, `*`(y)), `-`(1)) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

piecewise(y = `+`(`-`(1), `-`(`*`(2, `*`(x)))), 1, `+`(x, `*`(2, `*`(y)), `-`(1)) = 0, 2)

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

Корень второго уравнения: x[1] = -1

Значение ординаты: 

y[1] = 1

Исследуемая функция имеет одну cтационарную точку: 

A(-1, 1)

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 2, Diff(z, y, y) = 2, Diff(z, x, y) = 1

Понадобится значение выражения
`and`(Delta[A] = LinearAlgebra:-Determinant(Matrix(%id = 4587553794)), LinearAlgebra:-Determinant(Matrix(%id = 4587553794)) = `+`(`*`(Diff(z, x, x), `*`(Diff(z, y, y))), `-`(`*`(`^`(Diff(z, y, x), 2))...,
вычисленное в стационарной точке.
 

Для точки А имеем: 

z[xx] = 2, z[xy] = 1, z[yy] = 2

`and`(Delta[A] = LinearAlgebra:-Determinant(Matrix(%id = 4587556290)), `and`(LinearAlgebra:-Determinant(Matrix(%id = 4587556290)) = `+`(4, -1), `and`(`+`(4, -1) = 3, `>`(3, 0)))) 

Delta[A] = 3

Т.к. в точке A величина Delta[A] положительна, то именно в ней функция принимает экстремальное значение. 

Поскольку в точке A величина положительна, то здесь -  минимум. 

z[min] = 0

Проиллюстрируем поведение функции вблизи точки A: (см.рисунок) 

Проверка 

Результаты выполнения команд minimize 

0, {[{x = -1, y = 1}, 0]}

и maximize 

3, {[{x = -2, y = 0}, 3], [{x = 0, y = 2}, 3]}

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.