ВАРИАНТ  12

Задача А :: Найти область определения функции  A = `/`(1, `*`(sqrt(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(2, `*`(x))), 5)))) 

Решение 

Функция z = `/`(1, `*`(sqrt(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(2, `*`(x))), 5)))) определена при условии 

iff(`>`(`+`(`*`(`^`(y, 2)), `-`(`*`(2, `*`(x))), 5), 0), `<`(x, `+`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`^`(y, 2))), `/`(5, 2)))) 

Неравенство  `<`(x, `+`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`^`(y, 2))), `/`(5, 2))) определяет часть плоскости, находящуюся левее параболы x = `+`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`^`(y, 2))), `/`(5, 2)).  

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

Image 

 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

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

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

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

Частные производные второго порядка:

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

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

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

Diff(`+`(`*`(x, `*`(`^`(y, `/`(1, 2)))), `/`(`*`(y), `*`(`^`(x, `/`(1, 3))))), x, x) = `+`(`/`(`*`(`/`(4, 9), `*`(y)), `*`(`^`(x, `/`(7, 3)))))

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

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

График функции: 

Image 

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции: 

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

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

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

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

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

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

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

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

Стационарные точки находим из системы:  

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

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

Решим её подстановкой: 

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

Корни второго уравнения: 

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

Значения абсцисс: 

x[1] = `/`(1, 12), x[2] = `/`(27, 4)

Исследуемая функция имеет две cтационарные точки: 

A(`/`(1, 12), -`/`(1, 3)), B(`/`(27, 4), 3)

Найдём частные производные второго порядка: 

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

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 B величина  положительна, то именно в ней функция принимает экстремальное значение. 

Учитывая, что здесь `>`(Diff(z, x, x), 0), то 

z(B) = z[min], z[min] = -`/`(297, 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.