- •Приложения производной
- •План
- •Правило Лопиталя
- •Дифференциал функции
- •Определение дифференциала функции
- •Приближенные вычисления
- •ФУНКЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ.
- •Частные производные
- •Частные дифференциалы
- •Полный дифференциал
- •Частные производные второго порядка
- •Дифференцирование сложной функции
- •Задача:
- •ЭКСТРЕМУМ ФУНКЦИИ ДВУХ НЕЗАВИСИМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ.
- •Достаточное условие существования экстремума
Частные производные второго порядка
Def: Частными производными второго порядка функции z = z (x, y) называются
производные от частных производных первого
порядка т.е. z |
|
2 z |
|
|
|
z |
, |
|
|
2 z |
|
|
z |
|||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
, |
|||
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||
xx |
|
x |
|
|
|
|
yy |
|
y |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|
|
y |
y |
|
|
2 z |
|
|
|
z |
, |
|
|
2 z |
|
|
z |
|
z |
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
xy |
|
x y |
|
|
|
|
yx |
|
y x |
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
x |
|
|
|
x |
y |
Порядок дифференцирования указан в индексе при прочтении слева направо.
Последние две производные, отличаются только порядком дифференцирования, называются смешанными и в случае их непрерывности равны.
Дифференцирование сложной функции
Пусть z = z (x, y), где x = x(u, v), y = y (u, v), u и v – независимые переменные,
т.е. z = z (x (u, v), y (u, v)) = f (u, v) – сложная функция. Тогда ее частные производные z u и z v могут быть найдены по формулам:
z u = z x x u + z y y u (1) z v = z x x v + z y y v (2).
Задача:
|
|
x ln u 2v , y e |
v |
|
x |
, где |
u |
||
Дана функция z = y |
. |
|
|
|
Найти z u и z v |
|
|
|
|
z'x z' y
y'u
y'v z'u
z'v
( y x )'x y x ln y |
|
|
||||||||||
( y x )'y |
xy x 1 |
|
|
|||||||||
(e |
v |
e |
|
v |
|
|
v |
|
||||
|
|
) ' |
|
u2 |
|
|
||||||
u |
|
|||||||||||
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
u2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
v |
|
|
|
v |
|
|
|||||
(e |
|
) 'v |
e |
|
1 |
|||||||
u |
u |
|||||||||||
y x ln y |
|
1 u |
||||||||||
|
|
2v |
|
|||||||||
|
|
|
|
u |
|
|
||||||
2 y x ln y |
1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
u 2v |
x'u (ln(u 2v))'u u 12v x'v (ln(u 2v)'v u 22v
xy x 1 e uv uv2
xy x 1 e uv u1
ЭКСТРЕМУМ ФУНКЦИИ ДВУХ НЕЗАВИСИМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ.
Def: Пусть функция z=f(x,y) определена в некоторой окрестности точки x0 , y0 . Говорят,что функция имеет в этой
точке строгий максимум (минимум) , если f x, y f x0 , y0 f x, y f x0 , y0
для всех точек (x,y), достаточно Близких к x0 , y0 .
Достаточное условие существования экстремума
Th: Пусть функция z=f(x,y) непрерывна в D(f) вместе со своими частными производными первого и второго порядков и т. P (x0, y0) является критической. Найдём в точке P
производные второго порядка и примем следующие обозначения:
A z x x0 |
|
B |
z |
x x0 |
C |
|
|
x x |
0 |
||
|
xx |
y y0 |
|
|
xy |
|
z |
|
|
||
|
|
|
|
|
y y0 |
|
yy |
y y0 |
|||
Если |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
, то функция имеет в т. P экстремум: |
|
|
|
|
|||||
Если |
<0, то в т. P нет экстремума |
|
|
|
|
|
|
||||
Если |
=0, то заключение об экстремуме сделать нельзя. В этом |
|
|
||||||||
---- |
максимум при A<02 |
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
---- |
AC B |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
минимум при A>0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
случае требуются дополнительные исследования.