- •Юнита 6
- •Оглавление
- •Дидактический план
- •Литература*1
- •Перечень компетенций
- •1. Функции нескольких переменных. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
- •1.1. Функции двух переменных, непрерывность
- •1.1.1. Функции двух переменных
- •1.1.2. Области на плоскости
- •1.1.3. Геометрическое изображение функции двух переменных
- •1.1.4. Линии уровня
- •1.1.5. Предел и непрерывность функции двух переменных
- •1.1.6. Свойства непрерывных функций
- •1.1.7. Приращения независимых переменных и приращение функции
- •1.2. Дифференциальное исчисление функций двух переменных
- •1.2.1. Частные производные
- •1.2.2. Геометрический смысл частных производных
- •1.2.4. Дифференцируемость функции. Полный дифференциал
- •1.2.5. Геометрический смысл полного дифференциала
- •1.2.6. Дифференцирование сложной функции
- •1.2.7. Инвариантность формы записи дифференциала
- •1.2.8. Производные высших порядков
- •1.2.9. Экстремумы функций двух переменных
- •1.2.10. Необходимый признак экстремума
- •1.2.11. Достаточный признак экстремума
- •1.2.12. Наибольшее и наименьшее значения в области
- •1.3. Функции трех и более переменных. Скалярное поле
- •1.3.1. Функция трех переменных
- •1.3.2. Внутренние и граничные точки
- •1.3.3. Поверхности уровня
- •1.3.4. Функции любого числа переменных
- •1.3.5. Предел, непрерывность, частные производные для функции нескольких переменных
- •1.3.6. Касательная прямая и нормаль к графику неявной функции
- •1.3.7. Касательная плоскость и нормаль к поверхности, заданной неявным уравнением
- •1.3.8. Скалярное поле
- •1.3.9. Производная по направлению
- •1.3.10. Градиент скалярного поля
- •2. Дополнительные вопросы приложений дифференциального исчисления к геометрии
- •2.1. Плоские кривые. Кривизна
- •2.1.1. Дифференциал длины дуги
- •2.1.2. Кривизна плоской линии
- •2.1.3. Радиус кривизны. Круг и центр кривизны
- •2.2. Пространственные кривые
- •2.2.1. Векторное уравнение пространственной кривой
- •2.2.2. Касательная к пространственной кривой
- •2.2.3. Нормальная плоскость
- •2.2.4. Дифференциал длины дуги
- •2.2.5. Натуральные уравнения кривой. Главная нормаль
- •2.2.6. Кривизна пространственной кривой
- •2.2.7. Соприкасающаяся плоскость. Бинормаль. Кручение
- •2.2.8. Скорость и ускорение точки, движущейся по кривой
- •2.2.9. О касательной плоскости к поверхности
- •3. Кратные и криволинейные интегралы
- •3.1. Определение кратного интеграла, условие существования и свойства кратного интеграла
- •3.2. Сведение кратного интеграла к повторному
- •3.3. Замена переменных в кратном интеграле
- •3.4. Площадь поверхности
- •3.5. Определение криволинейного интеграла, его свойства
- •3.6. Формула Грина
- •3.7. Определение поверхностного интеграла, его свойства
- •3.8. Формула Стокса
- •3.9. Формула Остроградского–Гаусса
- •3.10. Соленоидальные и потенциальные векторные поля
- •3.11. Геометрические и физические приложения кратных, криволинейных и поверхностных интегралов
- •Задания для самостоятельной работы
- •1. Составьте логическую схему базы знаний по теме юниты:
- •2. Решите самостоятельно следующие задачи: Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •2. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 2 Задание
- •Решение
- •3. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 3 Задание
- •Решение
- •4. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 4 Задание
- •Решение
- •5. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 5 Задание
- •Решение
- •6. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 6 Задание
- •Решение
- •7. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 7 Задание
- •Решение
- •8. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 8 Задание
- •Решение
- •Глоссарий
- •Математический анализ юнита 6
Вариант 7
1. Найти область
определения функции
.
2. Построить линии
уровня функции
.
3. Вычислить частные
производные первых и вторых порядков
функции двух переменных
.
4. Вычислить полный
дифференциал функции
в точке
.
5. Исследовать на
экстремум функцию
.
6. Найти наибольшее
и наименьшее значения функции
в прямоугольнике, ограниченном прямыми
x
= –3, x
= 0, y
= 1, y
= –1.
7. Найти градиент
функции
в точке
.
8. Найти производную
функции
в направлении вектора
в точке
.
9. Написать уравнение
касательной плоскости к поверхности
в точке
.
10.
Вычислить двойной интеграл
,
где D
– область, ограниченная линиями x2
= y,
x
= 0, y
= 1.
Вариант 8
1. Найти область
определения функции
.
2. Построить линии
уровня функции
.
3. Вычислить частные производные первых и вторых порядков функции двух переменных z = cos(xy).
4. Вычислить полный дифференциал функции в точке .
5. Исследовать на
экстремум функцию
.
6. Найти наибольшее
и наименьшее значения функции
в прямоугольнике, ограниченном прямыми
x
= –1, x
= 1, y
= 0, y
= 4.
7. Найти градиент функции в точке .
8. Найти наибольшую скорость возрастания функции z = x2 – 2 xy + 3y при переходе через точку P0 (1, 2).
9.
Провести касательную прямую к плоской
линии, заданной уравнением
в точках (4,?).
10.
Вычислить двойной интеграл
,
где D
– область, ограниченная линиями y
= 0, x
= 2,
.
Вариант 9
1. Найти область
определения функции
.
2. Построить линии
уровня функции
.
3. Вычислить частные
производные первых и вторых порядков
функции двух переменных
.
4. Вычислить полный
дифференциал функции
в точке
.
5. Исследовать на
экстремум функцию
.
6. Найти наибольшее
и наименьшее значения функции
в прямоугольнике, ограниченном прямыми
x
= 1, x
= –1, y
= 0, y
= 5.
7. Найти градиент
функции
в точке
.
8. Найти наибольшую
скорость возрастания функции
при переходе через точку
.
9. Провести нормальную плоскость к кривой x = t, y = t2, z = –t3 в точке (1,1, –1).
10.
Вычислить двойной интеграл
,
где D
– область, ограниченная линиями y
= 4 – x2,
x
– y
+ 2 = 0.
Вариант 10
1. Найти область
определения функции
.
2. Построить линии
уровня функции
.
3.
Вычислить частные производные первых
и вторых порядков функции двух переменных
.
4. Вычислить полный
дифференциал функции
в точке
.
5. Исследовать на
экстремум функцию
.
6. Найти наибольшее
и наименьшее значения функции
в прямоугольнике, ограниченном прямыми
x
= 0, x
= 6, y
= –1, y
= 1.
7. Найти градиент
функции
в точке
.
8. Найти производную
функции
в направлении ее градиента в точке
.
9. Написать уравнение касательной плоскости к эллипсоиду в точке .
10. Вычислить двойной
интеграл
,
где D
– область, ограниченная линиями y
= x,
y
= 0, x
= 1.
ТРЕНИНГ КОМПЕТЕНЦИЙ
1. Пример выполнения упражнения тренинга на компетенцию 1
Задание
Вычислите производные
первых и вторых порядков функции
.
Решение
№ п/п |
Алгоритм |
Конкретное соответствие данного задания предложенному алгоритму |
1 |
Вычислить первые производные: а) считая y постоянным, дифференцируем функцию z = f(x, y) по переменному x – находим частную производную по x; б) частную производную по y – находим аналогично, фиксируя x |
а)
б)
|
2 |
Вычислить вторые производные и : а) считая y постоянным, дифференцируем по переменному x – получаем ; б) считая x постоянным, дифференцируем по переменному y – получаем |
а)
б)
|
3 |
Вычислить смешанные производные: а) считая x постоянным, дифференцируем по переменному y – находим ; б) считая y постоянным, дифференцируем по переменному x – находим ; в) сравнивая полученные производные, убеждаемся, что = |
а)
б)
; в) найденные производные равны |
Вычислите самостоятельно частные производные первого и второго порядков следующих функций:
1.1.
.
1.2.
.
1.3.
.
1.4.
.
1.5.
.
1.6.
.
