ВАРИАНТ  7

Задача А :: Найти область определения функции  A = ln(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(4, `*`(x))), 8)) 

Решение 

Функция z = ln(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(4, `*`(x))), 8)) определена при условии 

iff(`>`(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(4, `*`(x))), 8), 0), `<`(x, `+`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`^`(y, 2))), 2))) 

Неравенство `<`(x, `+`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`^`(y, 2))), 2)) определяет часть плоскости, находящуюся левее параболы x = `+`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`^`(y, 2))), 2).  

Все точки, принадлежащие фигуре серого цвета и составляют область определения D(z) (без точек параболы). 

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

Задача B :: Найти частные производные первого и второго порядков  B = `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))) 

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3)))

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), x) = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 3), `*`(a)), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(2, 3)))))

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), y) = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 3), `*`(b)), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(2, 3)))))

Частные производные второго порядка: 

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), x, x) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 3), `*`(a)), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(2, 3))))), x)

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), y, y) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 3), `*`(b)), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(2, 3))))), y)

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), x, y) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 3), `*`(a)), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(2, 3))))), y)

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), x, x) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(2, 9), `*`(`^`(a, 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(5, 3))))))

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), y, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(2, 9), `*`(`^`(b, 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(5, 3))))))

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(1, 3))), x, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(2, 9), `*`(a, `*`(b))), `*`(`^`(`+`(`*`(a, `*`(x)), `*`(b, `*`(y))), `/`(5, 3))))))

 

График 

Plot_2d

 

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

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

dz = `+`(`/`(`*`(2, `*`(x, `*`(dx))), `*`(y, `*`(`+`(1, `/`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(`^`(y, 2))))))), `-`(`/`(`*`(`^`(x, 2), `*`(dy)), `*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(1, `/`(`*`(`^`(x, 4)), `*`(`^`(y, 2)))))))))

dz = `+`(`-`(`/`(`*`(x, `*`(`+`(`-`(`*`(2, `*`(y, `*`(dx)))), `*`(x, `*`(dy))))), `*`(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `*`(`^`(x, 4)))))))

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

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка:

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

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `-`(`*`(y, `*`(x))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(2, `*`(x)), `-`(y)), y) = `+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `-`(1))

 Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), 2), Diff(z, y) = `+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `-`(1))

Стационарные точки находим из системы:

{`+`(`-`(x), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))), `-`(1)) = 0, `+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), 2) = 0}

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

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

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

Корни второго уравнения: 

y[1] = `/`(1, 6), y[2] = 0

Значения абсцисс: 

x[1] = -`/`(11, 12), x[2] = -1

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(-`/`(11, 12), `/`(1, 6)), B(-1, 0)

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] = 1

Для точки B имеем: 

Delta[B] = -1

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] = -`/`(433, 432)

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.