Математический анализ. Сборник задач для контрольных работ во втором семестре. Учебно-методическое пособие
.pdf
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
1−x |
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
