ВАРИАНТ  11

Задача А :: Найти область определения функции  A = ln(`*`(x, `*`(y))) 

Решение 

Функция z = ln(`*`(x, `*`(y))) определена при условии `>`(`*`(x, `*`(y)), 0) 

Это неравенство верно в первой и третьей координатных четвертях (без точек, принадлежащих осям). 

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

Image 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = exp(`+`(`-`(`/`(`*`(x), `*`(y)))))

Diff(exp(`+`(`-`(`/`(`*`(x), `*`(y))))), x) = `+`(`-`(`/`(`*`(exp(`+`(`-`(`/`(`*`(x), `*`(y)))))), `*`(y)))), Diff(exp(`+`(`-`(`/`(`*`(x), `*`(y))))), y) = `/`(`*`(x, `*`(exp(`+`(`-`(`/`(`*`(x), `*`(y...

Частные производные второго порядка: 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

График 

Plot_2d

Задача C :: Написать полный дифференциал функции  C = `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(`^`(y, 3))), `/`(1, 3))) 

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции:

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

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

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

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(16, `*`(x))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(16, `*`(x))), x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 16)

Diff(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(2, `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(y, 3)), `*`(16, `*`(x))), y) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Diff(z, x) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 16), Diff(z, y) = `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2))))

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 16) = 0}

piecewise(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(3, `*`(`^`(y, 2)))) = 0, 1, `+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(2, `*`(y)), 16) = 0, 2)

Решим её подстановкой: 

PIECEWISE(`?`, `?`)

piecewise(x = `+`(`-`(`*`(`/`(3, 2), `*`(`^`(y, 2))))), 1, `+`(`-`(`*`(3, `*`(`^`(y, 2)))), `*`(2, `*`(y)), 16) = 0, 2)

Корни второго уравнения: 

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

Значения абсцисс: 

x[1] = -`/`(32, 3), x[2] = -6

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(-`/`(32, 3), `/`(8, 3)), B(-6, -2)

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] = 28

Для точки B имеем: 

Delta[B] = -28

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] = -`/`(2560, 27)

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.