ВАРИАНТ  4

Задача А :: Найти область определения функции  A = arcsin(`+`(x, y)) 

Решение 

Функция z = arcsin(`+`(x, y)) определена при условии 

 

Неравенство  `<=`(abs(`+`(x, y)), 1) определяет часть плоскости, заключённую между параллельными прямыми y = `+`(`-`(x), `&+-`(1)).  

Все точки, принадлежащие фигуре серого цвета, включая точки прямых, и составляют область определения D(z) . 

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

Задача B :: Найти частные производные первого и второго порядков  B = ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))) 

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))))

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x) = `+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(x, 2), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))))))))

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), y) = `+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))))))))

Частные производные второго порядка: 

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, x) = Diff(`+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(x, 2), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))))))), x)

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), y, y) = Diff(`+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))))))), y)

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, y) = Diff(`+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(x, 2), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))))))), y)

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, x) = `+`(`/`(`*`(2), `*`(`^`(x, 3), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))))), `-`(`/`(1, `*`(`^`(x, 4), `*`(`^`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))), ...

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), y, y) = `+`(`/`(`*`(2), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))))), `-`(`/`(1, `*`(`^`(y, 4), `*`(`^`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))), ...

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, y) = `+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y))), 2), `*`(`^`(y, 2)))))))

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, x) = `/`(`*`(y, `*`(`+`(y, `*`(2, `*`(x))))), `*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(`+`(y, x), 2))))

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), y, y) = `/`(`*`(x, `*`(`+`(`*`(2, `*`(y)), x))), `*`(`^`(y, 2), `*`(`^`(`+`(y, x), 2))))

Diff(ln(`+`(`/`(1, `*`(x)), `/`(1, `*`(y)))), x, y) = `+`(`-`(`/`(1, `*`(`^`(`+`(y, x), 2)))))

График функции: 

Image 

 

Задача C :: Написать полный дифференциал функции  C = `+`(`*`(5, `*`(`^`(x, 2), `*`(y))), `*`(4, `*`(x, `*`(`^`(y, 3)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(x, 4), `*`(`^`(y, 2)))))) 

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

dz = `+`(`*`(Diff(`+`(`*`(5, `*`(`^`(x, 2), `*`(y))), `*`(4, `*`(x, `*`(`^`(y, 3)))), `-`(`*`(3, `*`(`^`(x, 4), `*`(`^`(y, 2)))))), x), `*`(dx)), `*`(Diff(`+`(`*`(5, `*`(`^`(x, 2), `*`(y))), `*`(4, `*...

dz = `+`(`*`(`+`(`*`(10, `*`(x, `*`(y))), `*`(4, `*`(`^`(y, 3))), `-`(`*`(12, `*`(`^`(x, 3), `*`(`^`(y, 2)))))), `*`(dx)), `*`(`+`(`*`(5, `*`(`^`(x, 2))), `*`(12, `*`(x, `*`(`^`(y, 2)))), `-`(`*`(6, `...

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(`*`(`^`(x, 3)), `*`(3, `*`(x, `*`(y))), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `*`(9, `*`(y))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 3)), `*`(3, `*`(x, `*`(y))), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `*`(9, `*`(y))), x) = `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `*`(3, `*`(y)))

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 3)), `*`(3, `*`(x, `*`(y))), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `*`(9, `*`(y))), y) = `+`(`*`(3, `*`(x)), `*`(6, `*`(y)), 9)

Diff(z, x) = `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `*`(3, `*`(y))), Diff(z, y) = `+`(`*`(3, `*`(x)), `*`(6, `*`(y)), 9)

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `*`(3, `*`(y))) = 0, `+`(`*`(3, `*`(x)), `*`(6, `*`(y)), 9) = 0}

piecewise(`+`(`*`(3, `*`(x)), `*`(6, `*`(y)), 9) = 0, 1, `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `*`(3, `*`(y))) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`-`(`*`(2, `*`(y))), `-`(3)), 1, `+`(`*`(4, `*`(`^`(y, 2))), `*`(13, `*`(y)), 9) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

y[1] = -`/`(9, 4), y[2] = -1

Значения абсцисс: 

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

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(`/`(3, 2), -`/`(9, 4)), B(-1, -1)

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = `+`(`*`(6, `*`(x))), Diff(z, y, y) = 6, Diff(z, x, y) = 3

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] = 45

Для точки B имеем: 

Delta[B] = -45

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

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

z(A) = z[min], z[min] = -`/`(189, 16)

Проиллюстрируем поведение функции вблизи обеих точек: 

Image 

 

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