Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник заданий по математике для студентов первого курса инженерно-технических специальностей.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
1.12 Mб
Скачать

З а н я т и е 12

Экстремум функции нескольких переменных. Наибольшее и наименьшее значения функции нескольких переменных в замкнутой области. Условный экстремум

Аудиторная работа

12.1. Исследовать на экстремум следующие функции:

а) z = x3 + 3xy2 15x 12y . б) z = x2 + xy + y2 2x y . в) z = x3 + y2 3x + 2y .

г) z = x y x2 y + 6x + 3 .

12.2. Найти наибольшее и наименьшее значения функции z = f (x, y) в замкнутой области, ограниченной линиями:

а) z = x2 2y2 + 4xy 6x +5; x = 0; y = 0; x + y = 3.

б) z = x2 + 2xy 4x +8y; x = 0; y = 0; x =1; y = 2 .

в) z = ex2y2 (2x2 +3y2 ); x2 + y2 = 4 . г) z = x2 y2 ; x2 + y2 = 4 .

12.3. Исследовать функции на экстремум при заданном условии: а) z = x + 2y при условии x2 + y2 = 5 .

б) z =

1

+

1

 

при условии

1

+

1

=

1

.

 

x

 

y

 

 

 

x2

y2

a2

в) z =

1

+

1

 

при условии

x + y = 2 .

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) z =

x y

4

при условии x2 + y2

=1.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

117

Домашнее задание

12.4. Исследовать на экстремум

а) z = 2x3 xy2 + 5x2 + y2 ; б) z = x2 + xy + y2 3x 6y .

12.5. Найти наибольшее и наименьшее значения функции в области:

а)

z = x2 y(4 x y), x = 0, y = 0, x + y = 6;

б)

z = x2 + 2xy 4x +8y, x = 0, y = 0, x =1, y = 2.

12.6. Исследовать функцию на условный экстремум

а)

z = x2 + y2 xy + x + y 4 при x + y +3 = 0 .

б)

z = xy2 при x + 2y =1.

 

О т в е т ы

 

12.1. а)

zmin = z(0; 0) = 0 ; б)

zmin = z(0; 3) = −9 .

12.5. а)

zнаим = z(4; 2) = −64 ,

zнаиб = z(2; 1) = 4 ;

 

б)

zнаим = z(1; 0) = −3 ,

zнаиб = z(1; 2) =17 .

12.6. а)

zmin = z(3 / 2; 3 / 2) = −19 / 4 ;

 

б)

zmin = z(1; 0) = 0 , zmax = z(1/ 3; 1/ 3) =1/ 27 .

З а н я т и е 13

Интегрирование дифференциальных уравнений первого порядка с разделяющимися переменными и однородных дифференциальных уравнений первого порядка

Аудиторная работа

13.1. Решить уравнения:

а) (1x)dy ydx = 0 . б) xyy′ =1x2 .

118

в)

1y2

dx + y

1x2

dy = 0 .

г) y′ = ex + y .

д)

xdy ydx = 0, y(1) =1.

е)

y′ = y cos x, y(0) =1.

ж)

 

 

 

 

π

= e .

з)

y′ = (x2 x)(1+ y2 ) .

ysin x = y ln y, y

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

и)

y

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

к)

y′ =

 

2xy

=

 

 

 

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

.

x2

 

 

 

 

 

x2 y2

л)

(y +

 

 

x2 + y2

)dx xdy = 0, y(1) = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy

= x + 2 y, y(1) = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н) (y x)dx (y + x)dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о)

xy′ = y(ln y ln x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п)

y

 

 

 

 

y2 2xy x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

, y(1) = −1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2 + 2xy x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

 

 

 

 

 

 

13.2. Решить уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) ye2xdx (1+ e2x )dy = 0 .

а) y

1x2

=1+ y2 .

 

в)

y′ = cos(x + y) .

г)

(xy2 + x)dy + (x2 y y)dx = 0, y(1) =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

y

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

ytg x = y, y

 

=

1.

е) y′ =

 

+

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

y

 

ж)

(

xy x)dy + ydx = 0,

y(1) =1.

з)

y′ =

 

+ e

x , y(1) = 0 .

 

x

 

119

О т в е т ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.1. а)

y =

 

c

.

 

 

 

 

 

1x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 1+ y2 = c(1x2 ).

 

 

 

 

д)

y = x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

у = е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и)

y =

x(2 + cx3 )

.

 

 

 

 

 

 

 

1cx3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л)

y =

 

 

x2 + y2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

.

н)

ln c

x2 +y

2

= arctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

б) y = C

1+e2x

.

 

 

 

 

 

 

1 (x2

 

 

y

 

г)

+ y2 ) + ln

 

=1.

 

x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) y = ±x2ln | x | +C .

з) y = xln(1+ln x) .

б) x2 + y2 = 2ln cx.

г) ex + ey + c = 0.

е) y = esin x .

з) y = tg x33 x22 + c .

к) x2 + y2 = cy.

м) 4x = (2x y)2.

13.2. а) arctg y arcsin x = C .

в) tg x +2 y x = C .

д) y = sin x .

ж) ln | y | +2 xy = 2 .

З а н я т и е 14

Интегрирование линейных дифференциальных уравнений и уравнений Бернулли. Уравнения в полных дифференциалах

Аудиторная работа

14.1. Решить дифференциальные уравнения:

а) y′ + 2xy = xex

2

.

б)

y′+

y

= 2 ln x +1.

 

x

120

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]