ВАРИАНТ  10

Задача А :: Найти область определения функции  A = `/`(`*`(ln(`+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), 2))), `*`(sqrt(`+`(x, y, `-`(5))))) 

Решение 

Функция z = `/`(`*`(ln(`+`(`*`(2, `*`(x)), `-`(y), 2))), `*`(sqrt(`+`(x, y, `-`(5))))) определена при условии 

 

Эта система линейных неравенств определяет часть плоскости, ограниченную прямыми `and`(y = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(8, `*`(y)))), `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(8, `*`(y)))) = `+`(`-`(x), 5)).  

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

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = arccos(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 2))))

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

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

Частные производные второго порядка: 

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

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

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

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

Diff(arccos(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 2)))), y, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(6, `*`(x)), `*`(`^`(y, 4), `*`(`^`(`+`(1, `-`(`/`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 4))))), `/`(1, 2)))))), `-`(`/`(`*`(4, `*`(`^`(x, 3))), `...

Diff(arccos(`/`(`*`(x), `*`(`^`(y, 2)))), x, y) = `+`(`/`(`*`(2), `*`(`^`(y, 3), `*`(`^`(`+`(1, `-`(`/`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 4))))), `/`(1, 2))))), `/`(`*`(2, `*`(`^`(x, 2))), `*`(`^`(y, 7), `*`...

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

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

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

Задача C :: Написать полный дифференциал функции  C = `^`(y, x) 

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

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

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

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

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(8, `*`(x))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(8, `*`(x))), x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 8)

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(8, `*`(x))), y) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 8), Diff(z, y) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 8) = 0}

piecewise(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, 1, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 8) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`-`(`*`(`/`(3, 2), `*`(`^`(y, 2))))), 1, `+`(`-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 2)))), `*`(2, `*`(y)), 8) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

y[1] = 2, y[2] = -`/`(4, 3)

Значения абсцисс: 

x[1] = -6, x[2] = -`/`(8, 3)

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(-6, 2), B(-`/`(8, 3), -`/`(4, 3))

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = 2, 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] = -28

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.