ВАРИАНТ  3

Задача А :: Найти область определения функции  A = sqrt(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2)), `-`(4))) 

Решение 

Функция z = sqrt(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2)), `-`(4))) определена при условии 

iff(`>=`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2)), `-`(4)), 0), `>=`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))), `^`(2, 2))) 

Неравенство  `>=`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))), `^`(2, 2)) определяет часть плоскости, находящуюся вне окружности `>=`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))), `^`(2, 2)) (но включая точки самой окружности).  

Все точки, принадлежащие фигуре серого цвета составляют область определения D(z): 

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

Задача B :: Найти частные производные первого и второго порядков  B = `+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))) 

Решение 

Частные производные первого порядка: 

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

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), x) = `+`(`*`(4, `*`(`^`(x, 3))), `*`(6, `*`(x, `*`(`^`(y, 2))))), Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`...

Частные производные второго порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), x, x) = Diff(`+`(`*`(4, `*`(`^`(x, 3))), `*`(6, `*`(x, `*`(`^`(y, 2))))), x)

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), y, y) = Diff(`+`(`*`(6, `*`(`^`(x, 2), `*`(y))), `-`(`*`(12, `*`(`^`(y, 3))))), y)

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), x, y) = Diff(`+`(`*`(4, `*`(`^`(x, 3))), `*`(6, `*`(x, `*`(`^`(y, 2))))), y)

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), x, x) = `+`(`*`(12, `*`(`^`(x, 2))), `*`(6, `*`(`^`(y, 2))))

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), y, y) = `+`(`*`(6, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(36, `*`(`^`(y, 2)))))

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(3, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 4))))), x, y) = `+`(`*`(12, `*`(x, `*`(y))))

График функции: 

Image 

 

Задача C :: Написать полный дифференциал функции  C = `/`(`*`(`+`(x, y, `*`(x, `*`(y)))), `*`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))))) 

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

dz = `+`(`*`(Diff(`/`(`*`(`+`(x, y, `*`(x, `*`(y)))), `*`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))))), x), `*`(dx)), `*`(Diff(`/`(`*`(`+`(x, y, `*`(x, `*`(y)))), `*`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))))), y...

dz = `+`(`-`(`/`(`*`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `-`(`*`(`^`(y, 2))), `*`(y, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(`^`(y, 3))), `*`(2, `*`(x, `*`(y)))), `*`(dx)), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 2))), 2)))), `/`(`*...

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `-`(`*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `-`(`*`(5, `*`(x)))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `-`(`*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `-`(`*`(5, `*`(x)))), x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), `-`(5))

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `-`(`*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `-`(`*`(5, `*`(x)))), y) = `+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), `-`(5)), Diff(z, y) = `+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), `-`(5)) = 0}

piecewise(`+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, 1, `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), `-`(5)) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`*`(3, `*`(`^`(y, 2)))), 1, `+`(`*`(6, `*`(`^`(y, 2))), `-`(y), `-`(5)) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

y[1] = -`/`(5, 6), y[2] = 1

Значения абсцисс: 

x[1] = `/`(25, 12), x[2] = 3

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(`/`(25, 12), -`/`(5, 6)), B(3, 1)

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 2, Diff(z, y, y) = `+`(`*`(6, `*`(y))), Diff(z, x, y) = -1

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] = -11

Для точки B имеем: 

Delta[B] = 11

Т.к. только в точке B величина  положительна, то именно в ней функция принимает экстремальное значение. 

Учитывая, что здесь `>`(Diff(z, x, x), 0), то 

z(B) = z[min], z[min] = -8

Проиллюстрируем поведение функции вблизи обеих точек: 

Image