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

Диференціальне числення ФБЗ

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
20.05.2015
Размер:
813.81 Кб
Скачать

$" ' 2- z = f ( x, y) .

$ . 4.

. ( z = f ( x, y) , * " +

Oxy , " " " ! , ( + ", !

+ , " * "' * * f ( x, y) = C , C

.

7 " " z = f ( x, y) , 6, " " Oxy

P , " , z = f ( x, y) , '

z = C ( . 5).

$ . 5.

12

. 7 " " z = x2 + y2 ,

(0,0). + , ' C . 2 ' C = 0 , (0,0) ( . 6).

$ . 6.

7 " 2- " * ", ,

. 8 , " ’" ' * (

. . , ’" ' * '

' ", ’" ' * '

', ! – .

" " + " * ! *6

. " 3- u = f ( x, y, z) , * "

+ 3 , " " " ! , ( + ", ! " * "' * * f ( x, y, z) = C , C – .

., " u = x2 + y2 + z2 " " ,

C (0, 0,0) . " ( ! *6 "

' +.

6. % .

$" ' n u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) . %, "

" " D x0 = ( x10 ,..., xn 0 ) n

" x0 .

. 4 A , * " " & u = f ( x1 , x2 ,..., xn )

x x0 , " ε > 0 δ > 0 , x D, ρ( x, x0 ) < δ : | f ( x1 , x2 ,..., xn ) − A | < ε .

13

/ + " ( (

(" ():

. 4 A , * " " & u = f ( x1 , x2 ,..., xn )

x x0 , " " ! * " {xk } , "

+ * D , , lim xk = x0 , : lim f ( xk ) = A .

k → ∞ k → ∞

3 * * * " +, " ( "

, .

5 A , ' u = f ( x) x x0 , 6:

lim f (x) = A .

xx0

$", , ' 2- z = f ( x, y) . .( ' '

" D ( x0 , y0 ) " ( x0 , y0 ) . 5 A , ' z = f ( x, y) ( x, y) → ( x0 , y0 ) , 6:

lim f ( x, y) = A .

xx0 yy0

# ! ε > 0 δ > 0 : ( x, y) D , 0 < ( x x )2

+ ( y y )2

< δ :

0

0

 

| f ( x, y) − A | < ε .

 

 

1. , lim( x2 + y2 ) = 10 . 2 * ε > 0

x→ 3 y→1

":

| f ( x, y) − A |=| x2 + y2 − 10 | = | ( x − 3)2 + 6( x − 3) + ( y − 1)2 + 2( y − 1) | ≤ ≤| x − 3 |2 +6 | x − 3 | + | y −1|2 +2 | y −1| .

2 , " , ! " ! * " x, y ,

( x − 3)2 + ( y − 1)2 < δ , ! | x2 + y2 − 10 | < ε , *, !

δ2 + 6δ + 2δ = δ2 + 8δ < ε , ! 0 < δ < 16 + ε − 4 . . , + "

δ= 4 + ε4 − 2 . # , " * ε > 0 (6 δ > 0 ,

( x − 3)2 + ( y − 1)2 < δ

| x2 + y2 − 10 | < ε . 8 ( ,, lim( x2 + y2 ) = 10 .

x→ 3 y→1

2. , "

 

f (x, y) =

 

2xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ( x, y) → (0, 0) . & * *

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( xk

, yk ) =

 

 

,

 

. ) * k f

( xk , yk ) = 1 ,

lim f ( xk , yk ) = 1 . #

 

k

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

k → ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* * ( x

, y′ ) =

1

, −

1

 

. # k

f ( x

, y′ ) = −1, +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

k

 

k

 

k

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

lim f ( x

, y′ ) = −1 . " ! * " k

( x

, y

k

) , ( x

, y′ )

' *

k → ∞

k

k

k

 

k

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' (0,0) , {( xk , yk )} , {( xk′ , yk′ )}

" ' *

(0,0) . # 6 * , " ' *

" , " ' * *. 8 ,,

" f ( x, y) , ( x, y) → (0, 0) .

. 9 " u = f ( x) , " " x0 (' ' x0 ) n , * "

x0 , " , lim f (x) , lim f ( x) = f ( x0 ) .

xx0 xx0

# !, " ε > 0 δ > 0 , x S

( x0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ

 

 

 

 

 

 

 

| f ( x) − f ( x0 ) | < ε .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. ( x0 = ( x ,..., x

) , x = ( x ,..., x

) . %: x

= x

 

x

(k =

 

),

k

1, n

 

01

0 n

1

n

 

 

 

k

 

0 k

 

 

 

u = f ( x) − f ( x0 ) . .

x

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u " & x0 . ), , "

x x0 ,

x → 0

(k =

 

), "

 

f ( x) → f ( x0 ) ,

u → 0 . #

1, n

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" x0 + ' .

. 9 " u = f ( x) , " " x0 (' ' x0 ) n , * "

x0 , " lim u = 0 .

x1 →0

...

xn →0

# ! x0 ,

( ( ( .

3. % +, " u = x2 + y2 ! * " (

Oxy . .( ( x0 , y0 ) – * Oxy . 9 "

u = x2 + y2 ( Oxy , f ( x , y

) = x2

+ y2

. 7

 

 

0

0

 

0

0

 

( 1), lim ( x2 + y2 ) = ( x2

+ y2 ) . ) + "

 

 

xx0

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yy0

 

 

 

 

 

( x0 , y0 ) .

 

 

 

 

 

4. 9 "

 

 

 

 

 

 

2xy

, x ≠ 0, y ≠ 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( x, y) = x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

0, x = 0, y = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ' (0,0), * , x → 0, y → 0 , ( . 2).

15

7 , " u = f ( x) , u = g ( x) x0 ,

u = f ( x) ± g ( x) , u = f ( x) g ( x) + x0 . 4 u = f ( x) g ( x) x0 , " g ( x0 ) ≠ 0 .

. 9 " u = f ( x) , * " # G ,

" " " + ( + G .

& # ' &. " u = f ( x)

! # ! # G , " u = f ( x) #

# G .

# ' &. " u = f ( x)

! # ! # G , " u = f ( x)

# G !$ !$ .

7. ( . $" ' u = f ( x1 , x2 ,...xn ) , " " D

M ( x , x ,...x ) n . . (

x

x "

1 2

n

1

1

M ′( x1 + x1 , x2 ,...xn ) , " + + , 6 * ' ' + D .

$6 M 6 , * " '.

. ) u = f ( x1 , x2 ,...xn ) M

' x1 , * "

x1 u = f ( x1 + x1, x2 ,...xn ) − f ( x1, x2 ,...xn ) .

. 5 , " lim

x1u

, " "

 

x1 → 0

x1

 

 

, * " 1- " & u = f ( x1 , x2 ,...xn )

x1 , , * " "

u

=

f

= f

( x , x ,...x ) .

 

 

x1

 

x

1 2

n

x1

 

 

 

 

1

 

 

' * " u = f ( x1 , x2 ,...xn )

M + ' 6 x1 , x2 ,...xn :

x j u = f ( x1 ,..., x j −1 , x j + x j , x j +1 ,..., xn ) − f ( x1 ,..., x j −1 , x j , x j +1 ,..., xn ) .

. 5 , " lim

x j u

, " "

 

x j → 0

x j

 

 

, * " 1- " & u = f ( x1 , x2 ,...xn )

x j , , * " "

u

=

f

= f ′ (x , x ,...x ) .

 

 

x j

 

 

x j

1 2

n

 

x j

 

 

16

 

% "

f

( « » "

df

 

"

x j

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, y = f ( x) ) ! .

. 5 !2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 " 2- u = f ( x, y) ,

u

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

u

, " 3- u = f ( x, y, z) –

u

,

u

,

 

u

.

 

y

 

 

x

y

 

z

2 * ,, "

! * " ,' , " 6 + ' * " . ) + + " ! *

( ', * " + , ( (

, .

. 2 ( .

1.

z = arctg

 

 

y

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& + ' y ', ,:

 

 

z

=

 

 

1

 

 

 

 

 

 

y

 

= −

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x2

x2

+ y2

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& + ' x ', ,:

 

 

z

=

 

1

 

 

 

 

 

1

=

 

 

 

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

1 +

y

 

 

 

x x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. z = 2x3 − 4x2 y + 5xy2 − 6 y3 .

 

 

z

= 6x2 − 8xy + 5 y2 ,

 

z

= −4x2 + 10xy −18 y 2 .

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

3.

z = xexy .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

= exy + xexy (y ) = exy (1 − xy ),

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

= xexy (x ) = −x2exy .

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

z = y x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

= y x ln y ;

 

 

 

 

z

= xy x −1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

2 5 ! (1804–1851) – * (

17

&

 

x

 

" " , ' (*

" y = const ), y – ' ( x = const ).

5. u =

x

+

y

+

z

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

z

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

=

1

 

 

z

 

;

 

 

u

= −

x

+

1

;

u

= −

y

+

1

.

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

z2

 

 

x y x2

 

 

 

 

 

y

 

 

z

z

 

 

x

6. )!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

ϕ

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

 

y

 

y

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

r

ϕ

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

z

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

ϕ

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = r cosθ cosϕ ,

y = r cosθ sin ϕ , z = r sinθ (

+ ).

/ ,:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

= cosθ cosϕ ,

 

 

x

 

= −r cosθ sin ϕ ,

 

x

= −r sinθ cosϕ ,

 

 

 

ϕ

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

y

= cosθ sin ϕ ,

 

y

= r cosθ cosϕ ,

y

= −r sinθ sin ϕ ,

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

ϕ

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

z

= sinθ ,

z

 

= 0 ,

 

 

z

= r cosθ .

 

 

 

 

 

 

ϕ

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

) +:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosθ cosϕ

r cosθ sin ϕ

r sinθ cosϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

cosθ sin ϕ

r cosθ cosϕ

r sinθ sin ϕ

= r 2 cosθ

 

 

 

 

 

sinθ

 

 

 

 

 

 

0

 

r cosθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2’" , ( z = f ( x, y ).

. ( ! + " , , " " P ( . 9), M (x, y, z ) – ( .

% 6 y = const , , x , " " ", ! '

P ' ', * ' Oxz .

. ( MK x M (x, y, z ), α – , (

,' ' " Ox . ) *

18

z

dz

 

 

=

 

 

,

x

 

dx y= const

 

( ,

, ,

z = tgα . x

, " y P ' x = const , β

, ( ' Oy ' ML M (x, y, z ) y ,

z = tg β . y

 

$ . 7.

 

 

 

 

8. .

. ( " u = f ( x1 , x2 ,..., xn )

"

M ( x , x ,..., x ) n . . x , x ,..., x

 

1 2

n

1 2

n

 

x1 , x2 ,...,

xn . & +, M ′( x1 +

x1 , x2 + x2 ,..., xn + xn ) D .

. 9 " u = f ( x1 , x2 ,..., xn )

, * " " !

M , " ( ( + ! ":

19

n

n

 

u = Aj ( x1, x2 ,..., xn )

x j + α j (x1, x2 ,..., xn , x1 , x2 ,..., xn ) x j ,

(9.1)

j =1

j =1

 

lim α j = 0 .

 

 

x1 → 0

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

xn → 0

 

 

 

 

 

0 6 ( , "

 

 

 

 

n

 

. 6 " * " Aj x j , " (

 

 

 

 

j =1

 

 

 

 

 

n

 

 

 

x1 , x2 ,..., xn . * " α j x j

, "

 

 

 

 

j =1

 

x1 → 0,...,

xn → 0 , ' ", +

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +

x2

+ ... + x2 .

 

1

2

n

 

 

. (, , , ' 2- u = f ( x, y) , "

M ( x, y) 2 . . x, y

x, y .

# " u = f ( x, y) , * " ( ' M , "

(

u = f ( x + x, y + y) − f ( x, y) + ! ":

u = A( x, y) x + B( x, y) y + α( x, y, x, y) x + β( x, y, x, y) y ,

A, B

x,

y + *, lim α = lim β = 0 .

 

 

 

x→ 0

x→ 0

 

 

 

y→ 0

y→ 0

. $" ' u = x2 y . : ( , ":

u = ( x + x)2 ( y + y) − x2 y = 2xy x + x2

y + y x2 + 2x x y + x2 y .

2xy

x + x2

y (

x,

y , y x2 + 2x x y +

x2 y

x → 0,

y → 0 ", +

x2 + y2 . # " ( M ( x, y) .

. " u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) " !

M ( x1 , x2 ,..., xn ) , ! .

. ) * " u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) (

M , ( ( , ":

 

n

n

 

 

 

 

 

u = Aj

x j + α j

x j ,

 

j =1

j =1

 

 

 

 

 

,, lim

u = 0 , ( ,, " u = f ( x1 , x2 ,..., xn )

 

 

x1 → 0

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

xn → 0

M .

 

 

 

 

 

. " u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) " !

 

 

u

( j =

 

).

M ( x , x ,..., x

) , M

1, n

 

1 2

n

 

 

x j

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

. .( " u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) ( M . # ( ( , ":

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

u = Aj

x j + α j

x j ,

 

 

 

 

j =1

 

 

 

j =1

 

 

 

 

α j → 0

 

 

x1 ,

x2 ,..., xn . % (

x2 = ... =

 

 

xn = 0 . # ( u

* " (

 

x

u , ,:

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x u = A1 x1 + α1 x1 .

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% ! ,

x1 (

x1 → 0 . :

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

x u

 

= A1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 → 0

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& ( , *

u

, +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

u

 

= A .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,:

 

 

 

 

 

u

= A ,...,

 

u

= A .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

2

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

 

 

 

 

# " u = f ( x1 , x2 ,..., xn ) , M

u ,..., u , ' *

x1

 

xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, A1 ,..., An (9.1):

 

 

A =

u

 

, A =

u

,..., A =

u

.

(9.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x1

2

 

 

x2

 

 

n

xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

# .

 

 

 

2 " (9.2) * (9.1) ! , ":

 

 

 

 

 

 

n

u

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

u =

 

x j + α j x j .

(9.3)

 

x j

 

 

 

 

 

j =1

 

 

 

 

j =1

 

 

 

2 " 2- u = f ( x, y) ,:

 

 

u =

u

x +

u

 

y + αΔx + βΔy .

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

., " " u = x2 y ,:

 

 

A =

u

= 2xy, B =

u

= x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

! ". )! + " , , +, . 2,

21