ВАРИАНТ  15

Задача А :: Найти область определения функции  A = sqrt(`+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2))), `-`(1))) 

Решение 

Функция z = sqrt(`+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2))), `-`(1))) определена при условии 

iff(`>=`(`+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2))), `-`(1)), 0), `>=`(`+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2)))), 1)) 

Неравенство `>=`(`+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2)))), 1) определяет часть плоскости, находящуюся вне эллипса `+`(`*`(`/`(1, 9), `*`(`^`(x, 2))), `*`(`/`(1, 25), `*`(`^`(y, 2)))) = 1, включая его границу.  

Все точки, принадлежащие фигуре серого цвета составляют область определения D(z) (без точки (0;0)). 

Image 

 

Изобразим график функции, являющий собой поверхность: 

Image 

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

Решение 

Частные производные первого порядка: 

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

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

Частные производные второго порядка: 

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

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

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

Diff(ln(`+`(exp(`+`(`*`(3, `*`(x)))), exp(`+`(`*`(2, `*`(y)))))), x, x) = `+`(`/`(`*`(9, `*`(exp(`+`(`*`(3, `*`(x)))))), `*`(`+`(exp(`+`(`*`(3, `*`(x)))), exp(`+`(`*`(2, `*`(y))))))), `-`(`/`(`*`(9, `...

Diff(ln(`+`(exp(`+`(`*`(3, `*`(x)))), exp(`+`(`*`(2, `*`(y)))))), y, y) = `+`(`/`(`*`(4, `*`(exp(`+`(`*`(2, `*`(y)))))), `*`(`+`(exp(`+`(`*`(3, `*`(x)))), exp(`+`(`*`(2, `*`(y))))))), `-`(`/`(`*`(4, `...

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

График функции: 

Image 

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

Решение 

Вычислим, в соответствии с определением, дифференциал функции:

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

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

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

Задача D :: Найти экстремум функции двух переменных  D = `+`(1, `*`(6, `*`(x)), `-`(`*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))) 

Maple-решение 

Найдём частные производные первого порядка: 

Diff(`+`(1, `*`(6, `*`(x)), `-`(`*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), x) = `+`(6, `-`(`*`(2, `*`(x))), `-`(y))

Diff(`+`(1, `*`(6, `*`(x)), `-`(`*`(`^`(x, 2))), `-`(`*`(x, `*`(y))), `-`(`*`(`^`(y, 2)))), y) = `+`(`-`(x), `-`(`*`(2, `*`(y))))

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

Стационарные точки находим из системы:  

{`+`(`-`(x), `-`(`*`(2, `*`(y)))) = 0, `+`(6, `-`(`*`(2, `*`(x))), `-`(y)) = 0}

piecewise(`+`(`-`(x), `-`(`*`(2, `*`(y)))) = 0, 1, `+`(6, `-`(`*`(2, `*`(x))), `-`(y)) = 0, 2)

Решим её подстановкой:

PIECEWISE(`?`, `?`)

 piecewise(x = `+`(`-`(`*`(2, `*`(y)))), 1, `+`(`*`(3, `*`(y)), 6) = 0, 2)

Корень второго уравнения: 

y[0] = -2

Значения абсциссы: 

x[0] = 4

Исследуемая функция имеет одну cтационарную точку: 

A(4, -2)

Найдём частные производные второго порядка: 

Diff(z, x, x) = -2, Diff(z, y, y) = -2, Diff(z, x, y) = -1

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] = 3

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

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

z(A) = z[max], z[max] = 13

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.