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Вуз: Предмет: Файл:

Диференціальне числення ФБЗ

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! 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 . # , ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

" + * OAB . 2 "

M

0 1,

 

 

,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

( : f 1,

 

 

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

' + OAB . $" "

OB

 

OA , x = 0

 

y = 0 , " 6

 

',

'

OA OB ,

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

 

 

 

 

[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 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l sin α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u = f (α,l ) =

2l +

S

 

l cos α = l

(2 − cos α) +

S

 

 

 

 

 

.

 

 

l sin α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l sin α

 

 

2 . 14 , 0 < α <

π

, 0 < l < +∞ . #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

'

f (α ,l )

 

 

( 6

"

 

+

 

 

π

 

 

 

 

 

9 "

f (α,l )

 

( ,

G = 0 < α <

 

, 0

< l < +∞

.

G

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

.

 

 

 

α

 

l sin 2 α

 

l

l

2 sin α

 

 

 

 

8 ' * + G . 2 ( ,

f

,

f

'' * ':

α

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

l

2

sin

3

α − S cos α = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

2 sin α (2 − cos α) S = 0.

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

π

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− cos

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

2

 

 

 

 

 

7 ",

 

 

S

" f (α , l )

α =

 

, l =

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" , ( 6 " (! * (). # , 6 :

α =

π

= 600 , l = b =

2

S

 

.

 

 

 

 

 

4 27

3

 

 

 

20./ .

! * (! *6 ( 6 " "

* " + " ( * , " , +, ’" "

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 jxk

(! 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 6 * " * ,:

 

 

 

 

 

x = −

1

, y =

1

, z = −

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

% "' " ", ,:

 

1

 

 

 

+

1

 

+

 

1

 

= 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

λ2

 

λ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ1 = − 3 2,

 

λ2 = 3 2 . # " 7 + ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2 2

 

 

3

 

 

 

1 2

 

2 3

 

 

M1

 

 

, −

 

 

,

 

, −

 

 

, M

2

 

,

 

, −

 

,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 3 3 2

 

 

 

3 3 3 2

 

 

2-( 7 + x, y, z . / ,:

 

 

2 L

 

= 2λ,

 

2 L

 

= 0,

 

 

2 L

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy

 

xz

 

 

 

 

 

 

 

 

2 L

 

= 0,

2 L

 

= 2λ,

 

 

2 L

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

yx

 

y2

 

 

yz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 L

 

= 0,

 

2 L

= 0,

2 L

= 2λ .

 

 

 

 

 

 

zx

 

zy

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, 23)

, (−1 3, 23, −23) – .

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 1, α2 ) = t1

+ t2 =

 

a

+

 

b

 

 

 

 

 

 

 

v1 cos α1

v2 cos α2

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a tg α1 + b tg α2 = l .

 

 

 

 

 

 

' 7 +:

 

 

L1, 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= a tg α + b tg α

2

l = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂λ

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ =

sin α1

=

sin α2

.

 

 

 

 

 

 

 

(20.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ( ( 7 + α1, α2 :

 

 

a

 

 

 

 

sin α1

 

 

sin α1

 

 

 

d 2 L =

 

 

 

+ 2a

 

 

− λ

dα12 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1 cos α1

cos2 α1

 

 

v1

 

 

 

 

b

 

 

sin α2

 

 

sin α2

 

 

 

 

 

 

 

+

+ 2b

 

 

 

 

− λ d α22 .

 

 

 

 

 

 

v2

v2 cos α2

 

cos2 α2

 

 

 

 

 

 

& (20.2) ( ,:

 

d 2 L =

 

 

a

 

dα2 +

 

 

b

 

 

dα2

> 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

v1 cos α1

 

v2 cos α2

 

 

 

) + " T , ( , " , * " *: sin α1 = sin α2 .

v1 v2

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2 ( " ! + * , *

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" + ", * 6 *. / + 7 + , ! * ", , ,

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59

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x

x1

x2

L

xm

y

y1

y2

L

ym

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a,b , . .( 6 , "

. 17.

60

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y = axb . %

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y = f ( x, a1, a2 ,..., an ) .

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S

= 0,

S

= 0,...,

S

= 0 .

(21.2)

 

 

 

a1

a2

 

an

 

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61