
Диференціальне числення ФБЗ
.pdf
! D , ! + ( " x = 0, y = 0, x + y = 6 ( . 13).
$ . 13.
2 ( 6 . / ,:
u′ |
= xy (4 − 3x − 2 y ), u′ |
= x2 (2 − x − 2 y ) . |
x |
y |
|
'' " ' xy x2 (
OAB x ≠ 0, y ≠ 0 ), " *:
4 − 3x − 2 y = 0,
2 − x − 2 y = 0.
2 , : x = 1, y = 1 . # , ,
|
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" + * OAB . 2 " |
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M |
0 1, |
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, |
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( : f 1, |
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= |
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2 |
4 |
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' + OAB . $" " |
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OB |
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OA , x = 0 |
|
y = 0 , " 6 |
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', |
' |
OA OB , |
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u (O ) = u ( A) = u (B ) = 0 . $" |
|
AB . < |
" " |
||||||||||||
y = 6 − x , u = ϕ( x) = x2 (6 − x)(2 − x − 6 + x) = −4x2 (6 − x), |
0 ≤ x ≤ 6 . |
||||||||||||||
ϕ′(x) = −48x + 12x2 = 0 , x = 0 , |
x |
2 |
= 4 . & |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
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[0, 6] |
+ * x2 = 4 . 2 " ϕ( x ) ( ϕ(4) = −128 . |
||||||||||||||
|
ϕ(0) = ϕ(6) = 0 . |
|
|
|
|
|
|||||||||
) + (! *6 " u = x2 y (2 − x − y ) |
+ G |
', 1 4 , ( 6 −128 .
2. % , ! ABCD
52

S ( . 14). 5 ! l , b , α , ! "
! ( 6 '?
; " ! ( 6 ', " ( 6 ' !
u = AB + BC + CD = 2l + b .
/ ,:
S = BC + AD EC . 2
$ . 14.
) * EC = l sin α , BC = b , AD = BC + 2 ED = b + 2l cos α ,
S = b + b + 2l cos α l sin α = (b + l cos α)l sin α . 2
2:
b = |
S |
|
− l cos α . |
|
|
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l sin α |
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|
|
u = f (α,l ) = |
2l + |
S |
|
− l cos α = l |
(2 − cos α) + |
S |
|
|
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|
. |
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l sin α |
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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l sin α |
|
|
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2 . 14 , 0 < α < |
π |
, 0 < l < +∞ . # |
||||||||||||
|
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|
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|
|
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|
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2 |
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' |
f (α ,l ) |
|
|
( 6 |
" |
|
+ |
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|
|
π |
|
|
|
|
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9 " |
f (α,l ) |
|
( , |
|||
G = 0 < α < |
|
, 0 |
< l < +∞ |
. |
G |
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|
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|
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2 |
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53

6 " , * 0 < sin α < 1, 0 < cos α < 1 0 < α < π . 2
2 (:
f ′ |
= l sin α − |
S cos α |
, |
f ′ = 2 − cos α − |
|
S |
. |
|
|
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α |
|
l sin 2 α |
|
l |
l |
2 sin α |
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|
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8 ' * + G . 2 ( ,
f ′ |
, |
f ′ |
'' * ': |
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α |
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l |
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
2 |
sin |
3 |
α − S cos α = 0, |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 sin α (2 − cos α) − S = 0. |
||||
|
|
l |
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|
|
|
|
|
|
|
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2 " " , : l 2 = |
S |
. |
|
|
|||
(2 − cos α )sin α |
|||
|
|
% "' 6 " ", ( α :
S sin2 α − S cos α = 0, sin2 α − 2 cos α + cos2 α = 0, 2 − cos α
1 − 2 cos α = 0, cos α = 1 , α = π .
23
#
l = |
|
|
S |
|
|
|
|
= |
2 S |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
π |
π |
4 |
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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− cos |
27 |
|
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|
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2 |
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sin |
|
|
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||||||
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|
3 |
|
3 |
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|
|
π |
2 |
|
|
|
|
|
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7 ", |
|
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S |
" f (α , l ) |
|||||||||||||||||||
α = |
|
, l = |
|
|
|
|
|
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3 |
4 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
27 |
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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α = |
π |
= 600 , l = b = |
2 |
S |
|
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|
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4 27 |
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3 |
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* " + " ( * , " , +, ’" "
6 ". 2, ' , ( + "
54

(! *6 ( 6 * ( ! + (
+ ( ' * " , + * (
+). 2 + + * ! , * "' * "
" ". # , ( ( .
. ( ( + G n f1( x),..., fm ( x) ,
m < n . .( E – + + G , * "' *
" *:
f1( x) = 0,..., fm ( x) = 0 . |
|
(20.1) |
$" " (20.1) ! " " ’". |
||
. # x0 = ( x |
,..., x |
) E , * " |
01 |
0n |
|
( ) f0 ( x) " ’" (20.1), " ,
( Sδ ( x0 ) , " x E ∩ Sδ ( x0 ), x ≠ x0 : f0 ( x) > f0 ( x0 )
( f0 ( x) < f0 ( x0 )) .
# ' * "
.
%, (20.1) + "-! * m
xk 6 . #, 6 * xk
6 n − m , , ' F n − m . 0
, + " ( (!) F , " + * n − m .
. 2 ( u = 1 − x2 − y2 , "
x + y = 1.
$" " ’" x + y = 1 ’" , * " y : y = 1 − x . % ( ' u :
u = 1 − x2 − (1 − x)2 = 2 x − 2 x2 .
# ( ( ,
u = F ( x) = 2 x − 2 x2 . 7 ",, " " ,
x = 1 2 . 5 x = 1 2 , y = 1 2 . # (1 2 ,1 2) , '
u = 1 − x2 − y2 " ’" x + y = 1,
umax = u(1 2 ,1 2) = 1 2 .
* ’" (20.1)
, * " +, " + "
6 , * " 6 ( , # ( #. $" ' n + m :
55
L( x, λ) = f0 ( x) + λ1 f1( x) + ... + λm fm ( x) ,
x G , λ = (λ1,..., λm ) m . 4 λ1,..., λm ' * " #
( #, " L( x, λ) – " ( #.
. # ( x0 , λ0 ) n+m , * "
" & ( #, "
∂L( x0 , λ0 ) |
= 0,..., |
∂L( x0 , λ0 ) |
= 0 , |
|
|
|
|
∂x1 |
∂xn |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
∂L( x0 , λ0 ) |
= f ( x0 ) = 0,..., |
∂L( x0 , λ0 ) |
= f |
|
( x0 ) = 0 . |
||
|
|
m |
|||||
∂λ1 |
1 |
|
|
∂λm |
|
||
|
|
|
|
|
':
|
|
∂f ( x0 ) |
||
|
|
1 |
|
|
∂x1 |
||||
|
|
|||
A = |
|
L |
||
|
|
|
|
|
|
∂fm ( x0 ) |
|||
|
|
|
|
|
|
∂x1 |
|||
|
|
%:
|
|
∂f ( x0 ) |
||
L |
1 |
|
|
|
|
∂xn |
|
||
|
|
|
|
|
L L |
|
. |
||
|
|
|
|
|
L |
∂fm ( x0 ) |
|||
|
|
|
|
|
|
∂xn |
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
n n |
∂2 L(x0 , λ0 ) |
|
d |
L( x0 |
, λ0 ) = ∑ ∑ |
|
dx dx |
|
xx |
|
||||
|
|
|
|
j k |
|
|
|
|
j =1 k =1 |
∂x j∂xk |
(! 2- " L( x, λ) ( x0 , λ0 ) , " ( ! ' 6 x1,...xn , + ' λ1,..., λm .
:
|
|
|
|
|
|
|
|
∂f j ( x |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
n |
|
) |
|
|
|
|
|
E |
= dx = (dx |
,..., dx ) : |
∑ dx2 |
> 0, |
∑ |
|
|
|
dx = 0, |
j = 1, m . |
||||
|
|
|
||||||||||||
T |
|
1 |
n |
k =1 |
k |
|
k =1 |
∂xk |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ). * ! " &
f1( x),..., fm ( x) x0 n 2-
, rang A = m , ! ( x0 , λ0 ) n+m
" & ( # L( x, λ) .
+, d xx2 L( x0 , λ0 ) > 0 dx ET , x0
" & f0 ( x) ’ (20.1). d xx2 L( x0 , λ0 ) < 0
dx ET , x0 " & f0 ( x)
’ (20.1). dx ET " d xx2 L( x0 , λ0 ) #
56

, ! ’ , x0
’ (20.1).
" .
1. 2 ( u = x − 2 y + 2z
x2 + y2 + z2 = 1 .
' 7 +:
L( x, y, z, λ) = x − 2 y + 2z + λ( x2 + y2 + z 2 − 1) .
2 ( 7 +, " ’"+
" *:
|
∂L |
|
= 1 + 2λx = 0, |
|
∂L |
|
= −2 + 2λy = 0 , |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
∂x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
∂L |
= 2 + 2λz = 0, |
|
|
∂L |
= x2 + y2 + z2 − 1 = 0 . |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
∂z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
∂λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 6 * " * ,: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
x = − |
1 |
, y = |
1 |
, z = − |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
% "' " ", ,: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
+ |
1 |
|
+ |
|
1 |
|
= 1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
4λ2 |
λ2 |
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
λ1 = − 3 2, |
|
λ2 = 3 2 . # " 7 + , |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 2 |
|
|
3 |
|
|
|
1 2 |
|
2 3 |
|
|||||||||||||||||
|
M1 |
|
|
, − |
|
|
, |
|
, − |
|
|
, M |
2 − |
|
, |
|
, − |
|
, |
|
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||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
3 3 3 2 |
|
|
|
3 3 3 2 |
|
|
2-( 7 + x, y, z . / ,: |
||||||||||||||||||||||
|
|
∂2 L |
|
= 2λ, |
|
∂2 L |
|
= 0, |
|
|
∂2 L |
= 0 , |
|
|
|
|
|||||||
|
|
∂x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
∂x∂y |
|
∂x∂z |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
∂2 L |
|
= 0, |
∂2 L |
|
= 2λ, |
|
|
∂2 L |
|
= 0 , |
|
|
|
|
|||||||
|
|
∂y∂x |
|
∂y2 |
|
|
∂y∂z |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
∂2 L |
|
= 0, |
|
∂2 L |
= 0, |
∂2 L |
= 2λ . |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
∂z∂x |
|
∂z∂y |
∂z2 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
# : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
d 2 L = 2λ(dx2 + dy2 + dz 2 ) . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
" M |
1 |
|
,: d |
2 L(M |
1 |
) = −3(dx2 |
+ dy2 + dz2 ) , " M |
2 |
: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
d |
2 L(M |
2 |
) = 3(dx2 + dy2 + dz2 ) . ) + dx2 + dy2 + dz2 > 0 ,: |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
57 |
|
|
|

d 2 L(M1) < 0 , d 2 L(M 2 ) > 0 . # (1 3, − 23, 2
3) –
, (−1 3, 23, −2
3) – .
2. 2 9, , " * A
", B , 6 ', * " (, " + " "
! . % ', A B 6
, ', 6 * 6 " 6 ', v1 , – v2 ,
" .
. ( t1 – + " 6 , t2 – . # ( . 15):
$ . 15.
t1 = |
a |
= |
b |
||
|
, t2 |
|
. |
||
|
|
||||
|
v1 cos α1 |
|
v2 cos α2 |
# , ! ':
T (α1, α2 ) = t1 |
+ t2 = |
|
a |
+ |
|
b |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
v1 cos α1 |
v2 cos α2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a tg α1 + b tg α2 = l . |
|
|
|
|
|
|
|||
' 7 +: |
|
|
|||||||
L(α1, α2 , λ) = |
|
a |
+ |
|
b |
+ λ(l |
− a tg α1 − b tg α2 ) |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
v1 cos α1 |
v2 cos α2 |
|||||||
|
|
|
|
|
( :
58

|
|
∂L |
= |
|
a sin α1 |
|
− |
|
|
λa |
|
|
= 0, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||
|
∂α1 |
|
|
|
v1 cos |
2 |
α1 |
|
|
cos |
α1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
∂L |
= |
|
b sin α2 |
|
− |
|
|
λb |
= 0, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
∂α2 |
v2 cos2 |
α2 |
|
cos2 |
|
α2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
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∂L |
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||
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= a tg α + b tg α |
2 |
− l = 0. |
|||||||||||||||
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|
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|
|||||||||||||||||||
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|
∂λ |
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1 |
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|||||||
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||||
2: |
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|||||
λ = |
sin α1 |
= |
sin α2 |
. |
|
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(20.2) |
||||||||||||
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||||||||||||||||
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v1 |
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|
v2 |
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2 ( ( 7 + α1, α2 :
|
|
a |
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|
sin α1 |
|
|
sin α1 |
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|
||||||
|
d 2 L = |
|
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|
+ 2a |
|
|
− λ |
dα12 + |
|||||||||
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||||||||||
|
v1 cos α1 |
cos2 α1 |
|
|
v1 |
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||||||||||
|
b |
|
|
sin α2 |
|
|
sin α2 |
|
|
|
|
|
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||||
+ |
+ 2b |
|
|
|
|
− λ d α22 . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
v2 |
||||||||||||
v2 cos α2 |
|
cos2 α2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
& (20.2) ( ,: |
||||||||||||||||||
|
d 2 L = |
|
|
a |
|
dα2 + |
|
|
b |
|
|
dα2 |
> 0 . |
|
||||
|
|
|
|
|
|
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|||||||
|
|
|
|
|
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|||||||
|
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|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
v1 cos α1 |
|
v2 cos α2 |
|
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61