ВАРИАНТ  6

Задача А :: Найти область определения функции  A = arccos(`/`(`*`(`+`(y, `-`(1))), `*`(x))) 

Решение 

Функция z = arccos(`/`(`*`(`+`(y, `-`(1))), `*`(x))) определена при условии 

 

Эти неравенства определяют часть плоскости, ограниченную ломанными `and`(y = `+`(abs(x), `*`(8, `*`(y))), `+`(abs(x), `*`(8, `*`(y))) = `+`(`-`(abs(x)), 1)).  

Все точки, принадлежащие фигуре серого цвета и составляют область определения D(z) (без точки (0;2)). 

Image 

 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

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

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

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

Частные производные второго порядка: 

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

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

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

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

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

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

График функции: 

Image 

 

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

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

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

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

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

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

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка:

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

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

 Diff(z, x) = `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(5, `*`(y)))), Diff(z, y) = `+`(`-`(`*`(5, `*`(x))), `*`(4, `*`(y)), `/`(5, 2))

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(5, `*`(y)))) = 0, `+`(`-`(`*`(5, `*`(x))), `*`(4, `*`(y)), `/`(5, 2)) = 0}

piecewise(`+`(`-`(`*`(5, `*`(x))), `*`(4, `*`(y)), `/`(5, 2)) = 0, 1, `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(5, `*`(y)))) = 0, 2)

Решим её подстановкой:

piecewise(x = `+`(`*`(`/`(4, 5), `*`(y)), `/`(1, 2)), 1, `+`(`*`(3, `*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(5, `*`(y)))) = 0, 2)

 piecewise(x = `+`(`*`(`/`(4, 5), `*`(y)), `/`(1, 2)), 1, `+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(`/`(65, 48), `*`(y))), `/`(25, 64)) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

y[1] = `/`(5, 12), y[2] = `/`(15, 16)

Значения абсцисс: 

x[1] = `/`(5, 6), x[2] = `/`(5, 4)

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(`/`(5, 6), `/`(5, 12)), B(`/`(5, 4), `/`(15, 16))

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = `+`(`*`(6, `*`(x))), Diff(z, y, y) = 4, Diff(z, x, y) = -5

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] = -5

Для точки B имеем: 

Delta[B] = 5

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] = `/`(25, 128)

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.