ВАРИАНТ  8

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

Решение 

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

 

Эта система определяет четверть плоскости, ограниченную прямыми `and`(y = `+`(`-`(`*`(x, `*`(8, `*`(y))))), `+`(`-`(`*`(x, `*`(8, `*`(y))))) = x).  

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

Image 

 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), x) = `/`(`*`(cos(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(a))

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), y) = `+`(`-`(`/`(`*`(cos(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(b))))

Частные производные второго порядка: 

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), x, x) = Diff(`/`(`*`(cos(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(a)), x)

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), y, y) = Diff(`+`(`-`(`/`(`*`(cos(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(b)))), y)

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), x, y) = Diff(`/`(`*`(cos(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(a)), y)

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), x, x) = `+`(`-`(`/`(`*`(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(`^`(a, 2)))))

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), y, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(`^`(b, 2)))))

Diff(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b))))), x, y) = `/`(`*`(sin(`+`(`/`(`*`(x), `*`(a)), `-`(`/`(`*`(y), `*`(b)))))), `*`(b, `*`(a)))

Задача C :: Написать полный дифференциал функции  C = arcctg(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 3)))) 

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

dz = `+`(`*`(Diff(arccot(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 3)))), x), `*`(dx)), `*`(Diff(arccot(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 3)))), y), `*`(dy)))

dz = `+`(`-`(`/`(`*`(dx), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(1, `/`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 6)))))))), `/`(`*`(3, `*`(x, `*`(dy))), `*`(`^`(y, 4), `*`(`+`(1, `/`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 6))))))))

dz = `/`(`*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(`-`(`*`(y, `*`(dx))), `*`(3, `*`(x, `*`(dy)))))), `*`(`+`(`*`(`^`(y, 6)), `*`(`^`(x, 2)))))

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(`*`(2, `*`(`^`(x, 2))), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(4, `*`(x))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

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

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

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

Стационарные точки находим из системы:  

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

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

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`-`(`*`(`/`(3, 2), `*`(`^`(y, 2))))), 1, `+`(`-`(`*`(6, `*`(`^`(y, 2)))), `*`(2, `*`(y)), 4) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

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

Значения абсцисс: 

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

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

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

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 4, Diff(z, y, y) = `+`(`*`(6, `*`(y))), Diff(z, x, y) = 2

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] = 20

Для точки B имеем: 

Delta[B] = -20

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] = -`/`(7, 2)

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.