ВАРИАНТ  14

Задача А :: Найти область определения функции  A = sqrt(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(3, `*`(x)), `-`(y))) 

Решение 

Функция z = sqrt(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(3, `*`(x)), `-`(y))) определена при условии 

iff(iff(`>=`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(3, `*`(x)), `-`(y)), 0), `<=`(y, `+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(3, `*`(x))))), `<=`(y, `+`(`*`(`^`(`+`(x, `/`(3, 2)), 2)), `-`(`/`(9, 4))))) 

Неравенство  `<=`(y, `+`(`*`(`^`(`+`(x, `/`(3, 2)), 2)), `-`(`/`(9, 4)))) определяет часть плоскости, находящуюся под параболой y = `+`(`*`(`^`(`+`(x, `/`(3, 2)), 2)), `-`(`/`(9, 4)))(включая точки самой параболы)  

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 = sqrt(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2))))) 

Решение 

Частные производные первого порядка: 

z = `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2)))

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x) = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(5, `*`(y))))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), y) = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(5, `*`(x)), `-`(`*`(2, `*`(y)))))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(...

Частные производные второго порядка: 

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, x) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(5, `*`(y))))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), y, y) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(5, `*`(x)), `-`(`*`(2, `*`(y)))))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, y) = Diff(`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(5, `*`(y))))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, x) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`^`(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(5, `*`(y))), 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x,...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), y, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`^`(`+`(`*`(5, `*`(x)), `-`(`*`(2, `*`(y)))), 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(`...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(1, 4), `*`(`+`(`*`(2, `*`(x)), `*`(5, `*`(y))), `*`(`+`(`*`(5, `*`(x)), `-`(`*`(...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, x) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(29, 4), `*`(`^`(y, 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), y, y) = `+`(`-`(`/`(`*`(`/`(29, 4), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`...

Diff(`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), `/`(1, 2))), x, y) = `+`(`/`(`*`(`/`(29, 4), `*`(x, `*`(y))), `*`(`^`(`+`(`*`(`^`(x, 2)), `*`(5, `*`(x, `*`(y))), `-`(`*`...

График функции: 

Image 

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции:

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

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

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

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `*`(`^`(x, 3), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(6, `-`(x), `-`(y))))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

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

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

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

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`-`(`*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(`*`(3, `*`(y)), `-`(18), `*`(4, `*`(x)))))))) = 0, `+`(`-`(`*`(`^`(x, 3), `*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(`*`(4, `*`(y)), `-`(18), `*`(3, `*`(x)))))))) = 0}

piecewise(`+`(`-`(`*`(`^`(x, 3), `*`(`^`(y, 2), `*`(`+`(`*`(4, `*`(y)), `-`(18), `*`(3, `*`(x)))))))) = 0, 1, `+`(`-`(`*`(`^`(x, 2), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(`*`(3, `*`(y)), `-`(18), `*`(4, `*`(x)))))))...

Если исключить тривиальные решения, в которых явно не наблюдается экстремумов, остаётся система уравнений: 

{`+`(`*`(3, `*`(y)), `-`(18), `*`(4, `*`(x))) = 0, `+`(`*`(4, `*`(y)), `-`(18), `*`(3, `*`(x))) = 0}

piecewise(`+`(`*`(3, `*`(y)), `-`(18), `*`(4, `*`(x))) = 0, 1, `+`(`*`(4, `*`(y)), `-`(18), `*`(3, `*`(x))) = 0, 2)

Решим её подстановкой:

PIECEWISE(`?`, `?`)

 piecewise(x = `+`(`-`(`*`(`/`(3, 4), `*`(y))), `/`(9, 2)), 1, `+`(`*`(`/`(7, 4), `*`(y)), `-`(`/`(9, 2))) = 0, 2)

Корень второго уравнения: 

y[0] = `/`(18, 7)

Значения абсциссы: 

x[0] = `/`(18, 7)

Исследуемая функция имеет одну cтационарную точку: 

A(`/`(18, 7), `/`(18, 7))

Найдём частные производные второго порядка: 

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

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

Понадобится значение выражения

 Delta = `+`(`*`(Diff(z, x, x), `*`(Diff(z, y, y))), `-`(`*`(`^`(Diff(z, y, x), 2)))),

вычисленное в стационарной точке. 

Для точки А имеем: 

Delta[A] = `/`(3570467226624, 40353607)

Т.к. в точке А величина Delta[A] положительна, то в ней функция принимает экстремальное значение. 

Учитывая, что здесь `<`(Diff(z, x, x), 0),  

Diff(`*`(`^`(x, 3), `*`(`^`(y, 3), `*`(`+`(6, `-`(x), `-`(y))))), x, x) = -`/`(7558272, 16807)

то 

z(A) = z[max], z[max] = `/`(204073344, 823543)

z[max] = 247.7992576

Проиллюстрируем поведение функции вблизи точки А: 

Image 

 

Disclaimer:
This web site has been independently produced and is not affiliated with Maplesoft,
or their web site at www.maplesoft.com.