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Методические указания по выполнению контрольной работы № 2 по математике для студентов инженерно-технических специальностей заочной формы обучения

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ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ u f (x1, x2 ,..., xn ) . ɉɪɢɞɚɜɚɹ ɡɧɚɱɟɧɢɸ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ xk (k 1,2,..., n) ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ 'xk , ɪɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɩɪɟɞɟɥ

lim

f (x1 ,..., xk 'xk ,..., xn ) f (x1 ,..., xk ,..., xn )

.

 

'xk o0

'xk

 

 

ɗɬɨɬ ɩɪɟɞɟɥ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɱɚɫɬɧɨɣ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɨɣ (1–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ) ɞɚɧɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ ɩɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ xk ɜ ɬɨɱɤɟ (x1, x2 ,..., xn ) ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɟɬɫɹ

 

 

 

 

 

wu

 

ɢɥɢ

f xk c(x1 , x2 ,..., xn ) .

 

 

 

 

 

wxk

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 3.2. ɇɚɣɬɢ wu , wu , wu

, ɝɞɟ u x2 yz3 x y2 .

 

 

 

wx wy wz

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ⱦɥɹ

ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ

wu

ɫɱɢɬɚɟɦ y,

z ɤɨɧɫɬɚɧɬɚɦɢ, ɚ ɮɭɧɤɰɢɸ

 

 

 

 

 

 

 

wx

 

 

u x2 yz3 x y2

– ɮɭɧɤɰɢɟɣ ɨɞɧɨɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ x. Ɍɨɝɞɚ

wu

(x2 yz3

x y 2 )cx

(x2 yz3 )cx (x)cx ( y 2 )cx

wx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2xyz3 1

0

2xyz3 1.

 

 

 

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶ:

wu

x2 z3 2 y, wu

3z2 x2 y .

 

 

 

 

wy

 

wz

 

ɑɚɫɬɧɵɦɢ

ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɦɢ

2-ɝɨ

ɩɨɪɹɞɤɚ

ɮɭɧɤɰɢɢ u f (x1, x2 ,..., xn )

ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɨɬ ɟɟ ɱɚɫɬɧɵɯ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɩɟɪɜɨɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ. ɉɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɜɬɨɪɨɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ:

w

§

wu

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(x1, x2 ,..., xn );

 

 

 

 

 

 

 

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§

 

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(x1, x2 ,..., xn ),

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fxi xk

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¹

 

i

 

 

k

 

 

ɢ ɬ. ɞ.

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɨɪɹɞɤɚ ɜɵɲɟ ɜɬɨɪɨɝɨ.

41

ɉɪɢɦɟɪ 3.3. ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɜɬɨɪɨɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɞɥɹ ɮɭɧɤɰɢɢ

z

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ɋɟɲɟɧɢɟ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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§

 

 

1

 

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w2 z

 

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3

 

 

 

 

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w2 z

§

 

 

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2

 

w2 z

 

§

 

 

 

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4

 

 

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©

 

 

 

 

¹ y

 

 

 

 

3.3.3. ɉɨɥɧɵɣ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥ ɮɭɧɤɰɢɢ

ɉɨɥɧɵɦ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟɦ ɮɭɧɤɰɢɢ f (x1, x2,..., xn ) ɜ ɬɨɱɤɟ P(x1, x2 ,..., xn ) ,

ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɦ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹɦ ɚɪɝɭɦɟɧɬɨɜ 'x1, 'x2 ,..., 'xn , ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɪɚɡɧɨɫɬɶ 'u f (x1 'x1, x2 'x2 ,..., xn 'xn ) f (x1, x2 ,..., xn ) . Ɏɭɧɤɰɢɹ u=f(P) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɨɣ ɜ ɬɨɱɤɟ (x1, x2 ,..., xn ) , ɟɫɥɢ ɜ ɧɟɤɨɬɨɪɨɣ ɨɤɪɟɫɬɧɨɫɬɢ ɷɬɨɣ

ɬɨɱɤɢ

 

ɩɨɥɧɨɟ

ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ

ɮɭɧɤɰɢɢ

ɦɨɠɟɬ

ɛɵɬɶ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɨ ɜ

ɜɢɞɟ

'u

A1 'x1 A2 'x2 ... An 'xn o(U) ,

 

 

ɝɞɟ

U

'x2

'x2

... 'x2

;

A , A ,.., A

– ɱɢɫɥɚ, ɧɟ ɡɚɜɢɫɹɳɢɟ

ɨɬ

 

 

1

2

n

 

1 2

n

 

 

'x1, 'x2 ,..., 'xn .

ɉɨɥɧɵɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɨɦ du 1-ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɮɭɧɤɰɢɢ u f (x1, x2 ,..., xn ) ɜ

ɬɨɱɤɟ (x1, x2 ,..., xn ) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɝɥɚɜɧɚɹ ɱɚɫɬɶ ɩɨɥɧɨɝɨ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɷɬɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ ɜ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟɦɨɣ ɬɨɱɤɟ, ɥɢɧɟɣɧɚɹ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ 'x1, 'x2 ,..., 'xn , ɬɨ ɟɫɬɶ

du A1'x1 A2'x2 ... An'xn .

42

Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɵ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɵɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɩɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ ɩɪɢɧɢɦɚɸɬɫɹ ɪɚɜɧɵɦɢ ɢɯ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹɦ:

dx1 'x1, dx2 'x2 ,..., dxn 'xn .

Ⱦɥɹ ɩɨɥɧɨɝɨ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚ ɮɭɧɤɰɢɢ u f (x1, x2 ,..., xn ) ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɚ

ɮɨɪɦɭɥɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

 

wu

dx

 

wu

dx

 

 

...

wu

dx

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wx

1

 

wx

2

 

 

 

 

2

 

 

 

wx

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 3.4. ɇɚɣɬɢ ɩɨɥɧɵɣ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥ ɮɭɧɤɰɢɢ z

 

ln(y x2 y2 ) .

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wz

1

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

,

wx

 

 

 

 

 

 

 

x2 y 2 y x2 y 2

y x2 y 2

 

2 x2 y 2

 

 

wz

1

 

 

 

 

§

 

 

 

y

 

 

·

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

wy

 

 

 

 

 

 

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,

 

 

 

 

 

y x

2

y

2

 

x

2

y

2

 

 

 

 

x

2

 

y

2

 

 

 

 

 

 

 

©

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y 2 y x2 y 2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɥɧɵɣ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɞɥɹ ɩɪɢɛɥɢɠɟɧɧɵɯ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɣ

ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɮɭɧɤɰɢɢ. Ɍɚɤ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ,

ɞɥɹ ɮɭɧɤɰɢɢ ɞɜɭɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ z f (x, y) ,

ɡɚɦɟɧɹɹ 'z | dz , ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( x0 'x, y0 'y) | f ( x0 , y0 ) df ( x0 , y0 ) .

ɉɪɢɦɟɪ 3.5. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ ɩɪɢɛɥɢɠɟɧɧɨ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɩɨɥɧɨɝɨ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚ

arctg§¨1,97 1·¸. ©1,02 ¹

 

§

x

·

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɮɭɧɤɰɢɸ

f (x, y) arctg¨

1¸

. ɉɪɢɦɟɧɹɹ

 

 

¨

 

¸

 

 

© y

¹

 

ɜɵɲɟɭɤɚɡɚɧɧɭɸ ɮɨɪɦɭɥɭ ɤ ɷɬɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ, ɩɨɥɭɱɢɦ

43

§ x 'x

·

§ x

·

§ x

·c

§

x

·c

 

arctg¨

 

1¸

| arctg¨

 

1¸

arctg¨

 

1¸

'x ¨arctg

 

1¸

'y

 

 

 

 

¨

 

¸

¨

 

¸

¨

 

¸

¨

y

¸

 

© y 'y

¹

© y

¹

© y

¹ x

©

¹ y

 

ɢɥɢ, ɩɨɫɥɟ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɯ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɣ,

§ x 'x

 

·

§ x

 

·

 

 

y

'x

 

x

 

'y .

arctg¨

 

 

 

1¸ | arctg¨

 

 

 

1¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2 (x y)2

 

y 2 (x y)2

© y 'y

 

¹

© y

 

¹

 

 

 

 

 

ɉɨɥɨɠɢɦ ɬɟɩɟɪɶ x=2, y=1, 'x=–0,03, 'y=0,02. Ɍɨɝɞɚ

 

 

§2 0,03

·

§

2

·

 

1( 0,03)

 

 

 

2

 

 

arctg¨

 

 

 

 

1¸ | arctg¨

 

 

 

1¸

 

 

 

 

 

 

 

0,02

 

 

 

 

 

 

 

12 (2 1)2

 

 

(2 1)2

©1 0,02

¹

©1

¹

 

 

12

 

 

arctg1

1

0,03 0,02

 

S

 

0,015 0,02 | 0,75.

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.4. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɨɜɚɧɢɟ ɫɥɨɠɧɵɯ ɢ ɧɟɹɜɧɵɯ ɮɭɧɤɰɢɣ

Ɏɭɧɤɰɢɹ z=f(u,v), ɝɞɟ u=M(x), v=\(x), ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫɥɨɠɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɟɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x ɢ y. Ⱦɥɹ ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɱɚɫɬɧɵɯ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɫɥɨɠɧɵɯ ɮɭɧɤɰɢɣ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɮɨɪɦɭɥɵ:

wz

wz

 

wu

 

wz

wv

;

wx wu

wv

 

wx

 

wx

 

wz

wz

 

wu

 

wz

wv .

wy wu

 

wv

 

wy

 

wy

 

ȼ ɫɥɭɱɚɟ, ɤɨɝɞɚ u=M(x),

v=\(x), ɛɭɞɟɬ:

z

f (M(x),\(x))

– ɮɭɧɤɰɢɹ ɨɞɧɨɣ

ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ ɢ, ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

wz du

wz

 

dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wv

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

wu dx

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 3.6. ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z

arctg

u

, ɝɞɟ u=x+y,

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v=xy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɉɨ ɮɨɪɦɭɥɟ wz

 

wz

wu

wz

 

w-

ɢɦɟɟɦ:

 

 

 

 

wu

w-

wx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wx

 

wx

 

 

 

 

 

44

wz

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

u v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

;

 

 

 

 

v

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wx

1

 

 

u2

 

 

1

 

 

u2

 

 

u2 v2

 

 

 

v2

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wz

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

u v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

1

 

 

( 1)

.

wy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u2 v2

1

u2

 

 

1

u2

 

 

 

 

 

v2

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȿɫɥɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ F(x,y)=0 ɡɚɞɚɟɬ ɧɟɤɨɬɨɪɭɸ ɮɭɧɤɰɢɸ y(x) (ɜ ɧɟɹɜɧɨɦ) ɜɢɞɟ ɢ

Fyc(x, y) z 0 , ɬɨ

dy

 

Fxc(x, y)

.

dx

 

 

Fyc(x, y)

ȿɫɥɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ F (x, y, z) ɡɚɞɚɟɬ ɮɭɧɤɰɢɸ ɞɜɭɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ z(x, y) (ɜ

ɧɟɹɜɧɨɦ ɜɢɞɟ) ɢ Fzc(x, y, z) z 0 , ɬɨ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɵ ɮɨɪɦɭɥɵ:

wz

 

Fc(x, y, z)

 

wz

 

Fyc(x, y, z)

 

 

 

x

;

 

 

 

.

wx

Fzc(x, y, z)

wy

Fzc(x, y, z)

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 3.7. ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z, ɡɚɞɚɧɧɨɣ ɧɟɹɜɧɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ xyz x3 y3 z3 5 0 .

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

 

 

 

 

wz

 

yz 3x2

 

3x2 yz

;

wx

xy 3z2

 

3z2

xy

 

 

 

wz

 

xz 3y2

 

xz 3y2

.

wy

xy 3z2

 

3z2

xy

 

 

 

45

3.4. Ʉɚɫɚɬɟɥɶɧɚɹ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶ ɤ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ

ȿɫɥɢ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɡɚɞɚɧɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ z=f(x,y), ɬɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɚɫɚɬɟɥɶɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɜ ɬɨɱɤɟ M 0 (x0 , y0 , z0 ) ɤ ɞɚɧɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

z z0 f xc(x0 , y0 )(x x0 ) f yc(x0 , y0 )( y y0 ) ,

ɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɧɨɪɦɚɥɢ, ɩɪɨɜɟɞɟɧɧɨɣ ɱɟɪɟɡ ɬɨɱɤɭ ɬɚɤɨɜɨ:

x x0

 

y y0

f xc(x0 , y0 )

 

f yc(x0 , y0 )

M 0 ( x0 , y0 , z0 ) ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ,

z 1z0 .

ȼ ɫɥɭɱɚɟ, ɤɨɝɞɚ ɧɟɹɜɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɬɚɤɨɜɨ: F(x,y,z)=0, ɬɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɚɫɚɬɟɥɶɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɜ ɬɨɱɤɟ M 0 ( x0 , y0 , z0 )

ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

Fxc(x0 , y0 , z0 )( x x0 ) Fyc(x0 , y0 , z0 )( y y0 ) Fzc(x0 , y0 , z0 )(z z0 ) 0 ,

ɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɧɨɪɦɚɥɢ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x0

 

 

 

y y0

 

 

 

z z0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Fxc(x0 , y0 , z0 )

Fyc(x0 , y0 , z0 )

Fzc(x0 , y0 , z0 )

ɉɪɢɦɟɪ 3.8. Ɂɚɩɢɫɚɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɤɚɫɚɬɟɥɶɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɢ ɧɨɪɦɚɥɢ ɤ

ɨɞɧɨɩɨɥɨɫɬɧɨɦɭ ɝɢɩɟɪɛɨɥɨɢɞɭ x2 2 y 2 z2 5 0 ɜ ɬɨɱɤɟ P0(2;–1;1).

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fxc(x0 , y0 , z0 ) 2x

P0

 

4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fyc(x0 , y0 , z0 ) 4 y

P0

 

4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fzc(x0 , y0 , z0 ) 2z

P0

2.

 

ɉɨɷɬɨɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɚɫɚɬɟɥɶɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɤ ɞɚɧɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɡɚɩɢɲɟɬɫɹ

ɜ ɜɢɞɟ 4(x 2) 4( y 1) 2(z 1)

0 ɢɥɢ 2x 2 y z 5

0, ɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɧɨɪɦɚɥɢ

– ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

y 1

z 1

ɢɥɢ

 

x 2

 

y 1

z 1

.

 

 

 

4

 

4

 

2

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

3.5. ɗɤɫɬɪɟɦɭɦ ɮɭɧɤɰɢɢ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ

Ɏɭɧɤɰɢɹ u

f ( p)

ɢɦɟɟɬ ɦɚɤɫɢɦɭɦ (ɦɢɧɢɦɭɦ) ɜ ɬɨɱɤɟ P ( x0

, x0 ,..., x0 ) ,

 

 

 

 

 

 

0 1

2

n

ɟɫɥɢ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ

ɬɚɤɚɹ

ɨɤɪɟɫɬɧɨɫɬɶ

ɬɨɱɤɢ P0, ɞɥɹ ɜɫɟɯ ɬɨɱɟɤ

P( x1 , x2 ,..., xn )

ɤɨɬɨɪɨɣ,

ɨɬɥɢɱɧɵɯ

ɨɬ

ɬɨɱɤɢ P0,

ɜɵɩɨɥɧɹɟɬɫɹ ɧɟɪɚɜɟɧɫɬɜɨ

f (P0 ) ! f (P)

(ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ: f (P0 ) f (P) ).

 

 

 

 

ɇɟɨɛɯɨɞɢɦɨɟ ɭɫɥɨɜɢɟ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ. ȿɫɥɢ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ

f (P)

ɞɨɫɬɢɝɚɟɬ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ ɜ ɬɨɱɤɟ P0, ɬɨ ɜ ɷɬɨɣ ɬɨɱɤɟ ɜɫɟ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ 1-ɝɨ

ɩɨɪɹɞɤɚ

f xck (P0 )

0,

k

1,2,..., n .

 

 

 

 

Ɍɨɱɤɢ, ɜ ɤɨɬɨɪɵɯ ɜɫɟ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɪɚɜɧɵ ɧɭɥɸ, ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ

ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɦɢ ɬɨɱɤɚɦɢ ɮɭɧɤɰɢɢ u

f (P) .

 

 

 

Ⱦɨɫɬɚɬɨɱɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ. ȼ ɫɥɭɱɚɟ ɮɭɧɤɰɢɢ ɞɜɭɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ ɦɨɠɧɨ ɫɮɨɪɦɭɥɢɪɨɜɚɬɶ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ.

ɉɭɫɬɶ P0 ( x0 , y0 )

– ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɚɹ ɬɨɱɤɚ ɮɭɧɤɰɢɢ z

f (x, y) , ɩɪɢɱɟɦ ɷɬɚ ɮɭɧɤɰɢɹ

ɞɜɚɠɞɵ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɚ ɜ ɧɟɤɨɬɨɪɨɣ ɨɤɪɟɫɬɧɨɫɬɢ ɬɨɱɤɢ P0 ɢ ɜɫɟ ɟɟ ɜɬɨɪɵɟ

ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɵ ɜ ɬɨɱɤɟ P0. Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ

 

 

cc

cc

cc

 

2

.

A fxx (x0 , y0 ), B fxy (x0 , y0 ), C f yy (x0 , y0 ), D AC B

 

Ɍɨɝɞɚ:

 

 

 

 

 

1) ɟɫɥɢ D>0, ɬɨ ɜ ɬɨɱɤɟ P0 ( x0 , y0 )

ɮɭɧɤɰɢɹ z

f (x, y)

ɢɦɟɟɬ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦ, ɚ

ɢɦɟɧɧɨ: ɦɚɤɫɢɦɭɦ ɩɪɢ A<0 (C<0) ɢ ɦɢɧɢɦɭɦ ɩɪɢ A>0 (C>0);

2)ɟɫɥɢ D<0, ɬɨ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦ ɜ ɬɨɱɤɟ P0 ( x0 , y0 ) ɨɬɫɭɬɫɬɜɭɟɬ;

3)ɟɫɥɢ D=0, ɬɨ ɬɪɟɛɭɟɬɫɹ ɞɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɨɟ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɟ.

ɉɪɢɦɟɪ 3.9. ɂɫɫɥɟɞɨɜɚɬɶ ɧɚ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦ ɮɭɧɤɰɢɸ z x3 y3 3xy .

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɇɚɣɞɟɦ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ 1-ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɢ ɩɪɢɪɚɜɧɹɟɦ ɢɯ

ɧɭɥɸ.

47

 

 

 

 

 

 

 

wz

 

 

3(x2 y) 0;

wz

3( y2 x) 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wx

 

 

 

 

 

 

 

 

wy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɥɭɱɚɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­x2 y

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®

2 x

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɚɹ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɧɚɣɞɟɦ ɞɜɟ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɬɨɱɤɢ P1 (0,0) ɢ P2 (1,1) . ɇɚɣɞɟɦ

 

ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ 2–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w2 z

6x;

 

w2 z

3;

 

w2 z

6 y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wx2

 

wxwy

 

wy2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɬɟɦ ɫɨɫɬɚɜɢɦ ɞɢɫɤɪɢɦɢɧɚɧɬ D

AC B2 ɞɥɹ ɤɚɠɞɨɣ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɨɣ ɬɨɱɤɢ.

 

Ⱦɥɹ ɬɨɱɤɢ P :

A

w2 z

 

 

0 ; B

 

w2 z

 

 

3 ;

C

w2 z

 

 

0 ; D

9 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

wx2

 

 

P1

 

 

 

 

wxwy

 

P1

 

 

 

 

 

 

wy 2

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ ɜ ɬɨɱɤɟ P1 ɧɟɬ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ⱦɥɹ

ɬɨɱɤɢ

P :

 

A

w2 z

 

 

6 ;

 

 

 

B

 

w2 z

 

 

 

 

3;

C

w

2 z

 

 

6 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

wx2

 

P2

 

 

 

 

 

 

 

wxwy

 

P2

 

 

 

 

wy 2

 

P2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

36 9 ! 0;

A ! 0 . ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɜ ɬɨɱɤɟ P2

ɮɭɧɤɰɢɹ ɢɦɟɟɬ ɦɢɧɢɦɭɦ, ɪɚɜɧɵɣ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zmin

z

x

1 1 1 3

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. ɇɚɢɛɨɥɶɲɟɟ ɢ ɧɚɢɦɟɧɶɲɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɜ ɡɚɦɤɧɭɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ

Ɏɭɧɤɰɢɹ z f (x, y) , ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɚɹ ɢ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚɹ ɜ ɡɚɦɤɧɭɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ D ɫ

ɝɪɚɧɢɰɟɣ Ƚ ɢ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɚɹ ɜ ɨɬɤɪɵɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ D, ɞɨɫɬɢɝɚɟɬ ɫɜɨɟɝɨ ɧɚɢɛɨɥɶɲɟɝɨ ɢ ɧɚɢɦɟɧɶɲɟɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɢ (ɝɥɨɛɚɥɶɧɵɯ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɨɜ).

Ɍɨɱɤɢ ɝɥɨɛɚɥɶɧɨɝɨ ɷɤɫɬɪɟɦɭɦɚ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɫɤɚɬɶ ɫɪɟɞɢ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɯ ɬɨɱɟɤ ɮɭɧɤɰɢɢ f ɜ ɨɬɤɪɵɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ D ɢ ɫɪɟɞɢ ɬɨɱɟɤ ɝɪɚɧɢɰɵ Ƚ.

48

ɉɪɢɦɟɪ

3.10. ɇɚɣɬɢ ɧɚɢɛɨɥɶɲɟɟ

ɢ ɧɚɢɦɟɧɶɲɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ

z e x3 3x2 6 y2

ɜ ɨɛɥɚɫɬɢ x2 y 2 d1.

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ƚɪɚɧɢɰɚ ɨɛɥɚɫɬɢ D x2 y 2

1 – ɨɤɪɭɠɧɨɫɬɶ ɪɚɞɢɭɫɚ 1. ɋɞɟɥɚɟɦ

ɱɟɪɬɟɠ (ɪɢɫ. 3.2).

 

Ɉɤɪɭɠɧɨɫɬɶ ɪɚɡɛɢɜɚɟɬ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ ɧɚ ɞɜɟ ɱɚɫɬɢ. Ʉɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɬɨɱɟɤ ɤɪɭɝɚ ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɬ ɧɟɪɚɜɟɧɫɬɜɭ x2 y 2 d1. ɇɚɣɞɟɦ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɬɨɱɤɢ ɮɭɧɤɰɢɢ z ɜ

ɤɪɭɝɟ.

­

c

(3x

2

6x)e

x3 3x2 6 y 2

0;

­

2

6x 0;

°zx

 

 

 

 

3x

 

®

 

12 yex

3

3x

2

6 y

2

0

 

®

 

 

° zc

 

 

 

 

¯y 0.

¯

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

1

Ɇ2(-2;0) -1

O

1

x

-1

Ɋɢɫ. 3.2

Ɋɟɲɚɹ ɷɬɭ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɧɚɯɨɞɢɦ ɞɥɹ ɮɭɧɤɰɢɢ z ɞɜɟ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɬɨɱɤɢ M1(0;0)

ɢ M 2 ( 2;0) . Ʉɪɭɝɭ ɩɪɢɧɚɞɥɟɠɢɬ ɬɨɱɤɚ M1(0;0) ; z(M1)

e0

1.

 

 

 

 

 

ɇɚɣɞɟɦ

ɧɚɢɛɨɥɶɲɟɟ ɢ

ɧɚɢɦɟɧɶɲɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z ɧɚ ɨɤɪɭɠɧɨɫɬɢ

x2 y 2

 

1.

ɇɚ

 

ɧɟɣ

y2

1 x2 ; x [ 1;1];

z

z(x) ex3 3x 2 6 .

 

ɂɦɟɟɦ

z( 1) e

2

; z(1)

e

4

.

Ⱦɚɥɟɟ,

ɪɟɲɚɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

c

 

(3x

2

6x)e

x3

3x2

6

0 ,

 

 

z (x)

 

 

 

 

ɧɚɯɨɞɢɦ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɭɸ ɬɨɱɤɭ: x

0 ( 1;1); z(x )

z(0)

e6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

ɂɬɚɤ,

ɩɨɥɭɱɢɦ

ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ

ɡɧɚɱɟɧɢɹ

ɮɭɧɤɰɢɢ

z:

z(M1 )

1; z( 1;0)

e2 ; z(1;0) e4 ;

z(0;1) e6 .

Ɉɬɫɸɞɚ

ɜɢɞɧɨ,

ɱɬɨ

zɧɚɢɛ.

z(0;1)

e6 ,

zɧɚɢɦ.

z(0;0)

1.

 

 

 

ȿɫɥɢ ɝɪɚɧɢɰɚ Ƚ ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɱɚɫɬɟɣ, ɬɨ ɧɚɢɦɟɧɶɲɟɟ ɢ ɧɚɢɛɨɥɶɲɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z ɧɚ ɝɪɚɧɢɰɟ Ƚ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɫɤɚɬɶ ɫɪɟɞɢ ɧɚɢɛɨɥɶɲɢɯ ɢ ɧɚɢɦɟɧɶɲɢɯ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɮɭɧɤɰɢɢ ɧɚ ɤɚɠɞɨɣ ɢɡ ɱɚɫɬɟɣ ɝɪɚɧɢɰɵ.

50

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