Пример 4

Найти частные производные первого порядка для функции трёх переменных

и составить полный дифференциал первого порядка.

Полное решение и ответ в конце урока. Если возникнут затруднения, используйте рассмотренный «чайниковский» алгоритм, он гарантированно должен помочь. И ещё полезный совет – не спешите. Такие примеры быстро не решаю даже я.

Отвлекаемся и разбираем второй вопрос викторины: «Можно ли построить четырехмерное, пятимерное и т.д. пространство в широком понимании этого слова?». То есть, привести пример такого пространства в нашей жизни.

Верный ответ: Да. Причём, очень легко. Например, добавляем к

(длине / ширине / высоте)

четвёртое измерение – время.

К рассмотренному четырехмерному пространству легко добавить пятое измерение, например: атмосферное давление. И так далее, и так далее, и так далее, сколько зададите измерений в своей модели – столько и будет. В широком смысле слова мы живём в многомерном пространстве.

Разберём еще пару типовых задач:

Пример 5

Найти частные производные первого порядка в точке M(2, 1, 0) для функции:

.

Решение: Задание в такой формулировке часто встречается на практике и предполагает выполнение следующих двух действий:

– нужно найти частные производные первого порядка;

– нужно вычислить значения частных производных 1-го порядка в точке M(2, 1, 0).

Решаем:

(1) Перед нами сложная функция, и на первом шаге следует взять производную от арктангенса. При этом мы, по сути, невозмутимо используем табличную формулу производной арктангенса .

По правилу дифференцирования сложной функции результат необходимо домножить на производную внутренней функции (вложения):

.

(2) Используем свойства линейности.

(3) И берём оставшиеся производные, не забывая, что y, z – константы.

По условию задания необходимо найти значение найденной частной производной

в точке M(2, 1, 0). Подставим координаты точки в найденную производную:

.

Преимуществом данного задания является тот факт, что другие частные производные находятся по очень похожей схеме:

Как видите, шаблон решения практически такой же.

Вычислим значение найденной частной производной

в точке M(2, 1, 0):

.

И, наконец, производная по «зет»:

.

Готово. Решение можно было оформить и по другому: сначала найти все три частные производные, а потом вычислить их значения в точке M. Но, мне кажется, приведенный способ удобнее – только нашли частную производную, и сразу, не отходя от кассы, вычислили её значение в точке.

Интересно отметить, что геометрически точка – вполне реальная точка нашего трехмерного пространства. Значения же функции u(M) и производных – уже в четвертом измерении, и где оно геометрически находится, никто не знает. Как говорится, по Вселенной никто с рулеткой не ползал, не проверял.

Коль скоро снова философская тема пошла, рассмотрим третий вопрос: Возможно ли путешествие в прошлое? Верный ответ: Нет. Путешествие в прошлое противоречит второму закону термодинамики о необратимости физических процессов (энтропии). Так что не ныряйте, пожалуйста, в бассейн без воды, событие можно открутить назад только в видеозаписи ☻. Народная мудрость не зря придумала противоположный житейский закон: «Семь раз отмерь, один раз отрежь». Грустная штука, но время однонаправлено и необратимо, никто из нас завтра не помолодеет. А различные фантастические фильмы вроде «Терминатора» с научной точки зрения – полная чушь. Абсурд и с точки зрения философии – когда Следствие, вернувшись в прошлое, может уничтожить собственную же Причину.