Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Математический анализ. Сборник задач для контрольных работ во втором семестре. Учебно-методическое пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
908 Кб
Скачать

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

3.3. уравнение касательной плоскости к поверхности z = f (x, y ) в точке, соответствующей точке M ;

3.4. градиент функции z = f (x, y )

в точке M .

 

 

 

Вычислите:

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. значение производной по направлению от точки

M

точке N ;

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. приближенное значение функции в точке

K .

 

4. Найдите производную функции f

= xy

2

3x

4

y

5

в точке

 

 

 

M (1,1) по направлению l = (2, 1) .

 

 

 

 

 

 

 

к

5. Проверьте, являются ли точки

M1

(1; 1) и

M 2 (1;1) точками

экстремума функции z = 3x

3

+ 3y

3

9xy +10

. Если являются,

 

 

укажите их характер (минимума или максимума).

11

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

Вариант 4

1. Найдите частные производные первого порядка для функций:

а)

z = y ln (x2 + y )

 

 

 

 

 

б)

x cos y + y cos z + z cos x =

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найдите частные производные второго порядка

 

 

 

2

z

 

 

2

z

 

 

2

z

 

 

 

 

 

 

y sin 2 y

 

 

 

 

 

;

 

;

 

функции z =

.

 

 

 

x

2

y

2

x y

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Известно, что функция

z = f

(x, y ) непрерывно

 

 

дифференцируема в некоторой области D , содержащей точки

 

, при этом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = −5;

f

(N ) = −5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = 4;

f

 

(M ) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f

 

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

(M ) = −2;

 

 

(M ) = −3;

 

(M ) = 6.

 

 

 

 

 

x

2

 

y

2

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишите:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. выражение полного дифференциала функции

z = f (x, y )

 

 

 

в точке M ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. выражение дифференциала второго порядка функции

 

 

 

 

z = f (x, y )

в точке

M ;

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

3.3. уравнение касательной плоскости к поверхности z = f (x, y ) в точке, соответствующей точке M ;

3.4. градиент функции

z =

f (x, y )

в точке M .

Вычислите:

3.5.значение производной по направлению от точки точке N ;

3.6. приближенное значение функции в точке

K .

M

к

4.

5.

Найдите производную функции

z = f (x, y ), заданной

 

 

2

 

2

 

2

 

 

 

(

)

уравнением 2x

 

 

y

 

+ 2z

 

+ xy + xz = 3

в точке M 1, 2,1 по

 

 

 

 

(

 

)

 

 

 

 

 

 

направлению l

 

 

= 1, 1 .

 

 

 

 

 

 

Проверьте, являются ли точки M1 (1; 2)

и M 2 (2;1)

точками

локального экстремума функции

z = x

2

y (4 x y )

. Если

 

являются, укажите их характер (минимума или максимума)

13

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

Вариант 5

1. Найдите частные производные первого порядка для функций:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

xyz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

z = e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) z = e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найдите частные производные второго порядка

 

 

 

 

2

z

 

 

2

z

 

 

2

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

;

 

функции z = cos xy .

 

 

 

 

x

2

y

2

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Известно, что функция

z =

f (x, y )

непрерывно

 

 

 

дифференцируема в некоторой области D , содержащей точки

M (1; 0),

N (1;5),

 

K (1, 02; 0, 03) , при этом:

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = 5;

f (N ) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = 8;

f

 

(M ) = −3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

f

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

 

(M ) = −1;

 

 

 

(M )

= 4;

 

(M ) = −5.

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

y

2

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишите:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. выражение полного дифференциала функции

z =

f (x, y )

 

 

 

в точке

M

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. выражение дифференциала второго порядка функции

 

 

 

z = f (x, y )

в точке M ;

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

3.3. уравнение касательной плоскости к поверхности

z = f (x, y ) в точке, соответствующей

точке

M ;

3.4. градиент функции z = f (x, y ) в точке

M .

 

Вычислите:

3.5. значение производной по направлению от точки к точке N ;

3.6. приближенное значение функции в точке

K .

4. Найдите уравнение нормали к поверхности, заданной

уравнением

y

+

z

+

x

=

1

в точке

M

0 (2; 1; 1).

x

y

z

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Проверьте, являются ли точки

 

 

 

 

1

 

M1 1;

2

и M 2 (1;1) точками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

экстремума функции

z = x

3

+ 8 y

3

6xy +1. Если являются,

 

 

укажите их характер (минимума или максимума).

15

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

Вариант 6

1. Найдите частные производные первого порядка для функций:

 

 

 

 

 

а)

 

z =

x

cos

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

z

ln

z

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найдите частные производные второго порядка

 

 

 

2

z

 

 

 

2

z

 

 

 

2

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

;

 

 

функции

z = sin

 

+ 2xy .

 

 

 

 

x

2

 

y

2

x y

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Известно, что функция z =

f (x, y )

 

непрерывно

 

 

дифференцируема в некоторой области D , содержащей точки

M (5; 2), N (1;3),

 

 

K (4, 7; 2, 2)

, при этом:

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = 3;

f

(N ) = 6;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(M ) = −1;

f

 

(M ) = −2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

f

 

 

 

2

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(M ) = 0;

 

 

 

(M ) = 3;

 

 

(M ) = −1.

 

 

 

 

 

 

x

2

 

y

2

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишите:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. выражение полного дифференциала функции

z = f

(x, y )

 

 

 

в точке

 

M

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. выражение дифференциала второго порядка функции

 

 

 

z =

 

f

(x, y ) в точке M

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Дифференциальное исчисление функций многих переменных

3.3. уравнение касательной плоскости к поверхности z = f (x, y ) в точке, соответствующей точке M ;

3.4. градиент функции

z =

f (x, y )

в точке M .

Вычислите:

3.5.значение производной по направлению от точки точке N ;

M

к

3.6. приближенное значение функции в точке

K .

4. Найдите производную функции u = y

2

z 2xyz + z

2

 

 

M (3;1; 1)

по направлению

MN , если

N (2;1; 4).

в точке

5. Проверьте, являются ли точки

M1 (4;1)

и M 2 (4; 1)

точками экстремума функции

z = x

2

xy + y

2

+ 9x 6 y

 

 

Если являются, укажите их характер (минимума или максимума).

17

+

20

.

Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы

ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ МНОГИХ ПЕРЕМЕННЫХ. КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ

Для успешного выполнения контрольной работы по теме «Кратные интегралы» студенту необходимо

ЗНАТЬ:

определение и свойства двойного интеграла;

формулы перехода от двойного интеграла к повторному;

выражение двойного интеграла через полярные координаты;

формулы вычисления площади и массы плоской фигуры, объема цилиндрического тела с помощью двойного интеграла.

УМЕТЬ:

записывать область интегрирования в виде системы неравенств;

расставлять пределы интегрирования в повторном интеграле;

изменять порядок интегрирования в повторном интеграле;

выбирать способ вычисления двойного интеграла;

вычислять двойной интеграл в прямоугольной декартовой системе координат и в полярной системе координат;

применять двойной интеграл при вычислении площади и массы плоской фигуры, объема цилиндрического тела.

Таблица баллов

задача

1

2

3

 

4

5

6

всего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

балл

1

1

1

 

1

1,25

1,25

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы

Вариант 1

1. Преобразуйте интеграл f (x, y )dxdy по области, заданной

D

уравнениями границ, интегрирования:

D : y =

в повторный

x,

x + y = 4,

y =

и измените порядок

0 .

2. Вычислите интеграл

0

x

3

 

dx

 

2xydy

1

x

2

 

.

3. Преобразуйте интеграл

f (x, y )dxdy D

по области

D

,

заданной уравнениями границ, в повторный интеграл в полярной системе координат:

D : y

2

2x + x

2

= 0,

y

2

6x + x

2

= 0

,

y =

x

,

x = 0

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

D ,

4. Вычислите интеграл

 

 

x dxdy , по области

 

 

 

 

 

D

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ограниченной кривой y2 + x2 = 2 y .

5. Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного

.

поверхностями

x

2

+ y

2

+ z

2

=16,

 

 

 

y

2

+ x

2

 

 

=

3z

2

 

, x = 0 ,

y= 0 (x, y, z 0), если плотность = z .

6.Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями z = x2 + y2 , z = 4 (x 0, y 0).

19

Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы

Вариант 2

1. Преобразуйте f (x, y )dxdy по области, заданной

D

уравнениями границ, в повторный и измените порядок интегрирования:

D : y = x + 2,

y =

 

0

 

 

2. Вычислите интеграл

 

 

dx

 

 

 

1

 

 

 

x

2

,

y =

 

 

0

 

 

x2

1x

2

 

0 .

ydy

.

3. Преобразуйте интеграл

D

f

(x,

y )dxdy

по области

D

,

заданной неравенствами, в повторный интеграл в полярной системе координат:

D : x

2

+ 2 y + y

2

0

,

x

2

+ y

2

1

(x 0).

 

 

 

 

4.

Вычислите интеграл

 

x

2

+ y

2

dxdy , по области

D ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ограниченной кривыми

y

2

+ x

2

= y,

y

2

+ x

2

= 4 y .

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного

 

поверхностями x

2

+ y

2

= 4,

 

y

2

+ x

2

= 4z ,

z

= 0 , x

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

y = 0 (x, y 0) , если плотность

= 5 y .

 

 

 

 

6.

Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями

 

z = 2 (x2 + y2 ), z = 0 (x 0, y 0).

 

 

 

 

 

 

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]