ВАРИАНТ  9

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

Решение 

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

 

Неравенство определяет часть первого квадранта плоскости x0y, находящуюся под параболой y = `*`(`^`(x, 2)).  

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

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

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

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

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

Частные производные второго порядка: 

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

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

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

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

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

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

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

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

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

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

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

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

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

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(x, `*`(y)), `*`(3, `*`(`^`(y, 3))), `*`(4, `*`(x))), y) = `+`(x, `*`(9, `*`(`^`(y, 2))))

Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), y, 4), Diff(z, y) = `+`(x, `*`(9, `*`(`^`(y, 2))))

Стационарные точки находим из системы:

 {`+`(x, `*`(9, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, `+`(`*`(2, `*`(x)), y, 4) = 0}

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

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`-`(`*`(9, `*`(`^`(y, 2))))), 1, `+`(`-`(`*`(18, `*`(`^`(y, 2)))), y, 4) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

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

Значения абсцисс: 

x[1] = -`/`(9, 4), x[2] = -`/`(16, 9)

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(-`/`(9, 4), `/`(1, 2)), B(-`/`(16, 9), -`/`(4, 9))

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 2, Diff(z, y, y) = `+`(`*`(18, `*`(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] = 17

Для точки B имеем: 

Delta[B] = -17

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] = -`/`(75, 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.