
Диференціальне числення ФБЗ
.pdf
m
∑ ( ykk =1
m
∑ ( ykk =1
m
∑ ( yk
k =1
−f ( xk , a1, a2 ,..., an ))
−f ( xk , a1, a2 ,..., an ))
L
− f ( xk , a1, a2 ,..., an ))
∂f ( xk , a1, a2 ,..., an )
∂a1
∂f ( xk , a1, a2 ,..., an )
∂a2
∂f ( xk , a1, a2 ,..., an )
∂an
=0,
=0,
(21.3)
= 0.
# n " * n . & +
" y = f ( x, a1, a2 ,..., an ) + , * " "
’" , .
$" , " y = f ( x) (, ! y = ax + b . 9 " S (a, b) * , ":
|
|
|
|
|
m |
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|
− ax − b)2 . |
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|||
S (a, b) = ∑ ( y |
k |
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||||||||||
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k =1 |
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k |
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|||||
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2: |
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||
∂S (a,b) |
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m |
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||||
= −2 ∑ ( yk − axk − b) xk = 0, |
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|||||||||||
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|||||||
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∂a |
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||||||||
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k =1 |
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|||
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∂S (a, b) |
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m |
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|||||
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|||||||
= −2 ∑ ( yk − axk − b) = 0. |
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|||||||||||
|
∂b |
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||||||||
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k =1 |
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||||
!: |
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m |
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m |
m |
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||||||
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|||||
|
∑ xk2 a + |
∑ xk b = ∑ xk yk , |
|
|||||||||
k =1 |
|
|
|
k =1 |
|
k =1 |
(21.4) |
|||||
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m |
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m |
|||
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||||||
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|
∑ xk a + mb = ∑ yk . |
|
|||||||||
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
) ( ! " *
a,b . / + , ( ", ’"
(21.4) , ' S (a, b) .
. .( *
x y :
x |
1 |
2 |
3 |
5 |
y |
3 |
4 |
2,5 |
0,5 |
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62

39a + 11b = 21,
11a + 4b = 10.
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35 35
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y = − 26 x + 159 . 35 35
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63

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20." , " ( 6 ?
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1.2 ( ! * " ! ?
1)u = ln(1 − x2 − y2 ) ; 2) u = x2 + y2 −16 +
25 − x2 − y2 ;
3) |
u = |
|
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1 |
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; |
|
4) u = ln |
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|
y |
; |
5) u = arccos |
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x |
; |
6) u = ctg( x2 − y2 ) ; |
|||||||||||||||||||
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x + y |
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x + y + 8 |
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x |
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7) |
u = |
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1 |
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; |
8) u = ln ln( y − x) ; |
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2 − x2 + 2x − y2 + 2 y |
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9) |
u = arcsin |
x |
+ arcsin(1 − y) ; |
10) u = ln sin y − ln x . |
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y2 |
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2. % ! " . |
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1) u = x + y ; 2) u = x2 − y2 ; 3) u = |
y |
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1 |
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; 4) u = |
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|
; 5) u = xy ; |
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x2 + 2 y2 |
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x |
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|||
6) |
u =| x | + y ; 7) |
u = min( x, y) ; |
8) |
u = min( x, y) + max( x, y) ; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9) |
u = max(| x |, y) ; 10) u = sgn(sin x sin y) . |
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3. 2 ( . |
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xy − 2 |
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, xy ≠ 2, |
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1) |
lim f ( x, y) , |
|
f ( x, y) = x2 y2 − 3xy + 2 |
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x→ 2 |
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1, xy = 2; |
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y→1 |
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tg( x2 + y2 ) |
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2) |
lim |
|
1 + xy − |
1 − xy |
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; |
3) |
|
lim |
; |
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sin xy |
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x2 |
+ y2 |
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x→ 0 |
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x→ 0 |
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||||||||||||||||||||||
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y → 0 |
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y → 0 |
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||||||
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1 |
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− |
1 |
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|||
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2 |
|
2 |
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||||
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lim |
e |
x |
y |
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4) |
lim (1 + x2 + y2 ) x2 + y2 |
; |
5) |
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. |
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x→ 0 |
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x→ 0 x4 y4 |
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||||||||||
|
y → 0 |
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y → 0 |
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64

4. 2 ( 1- " + ' + .
1) u = x2 y − x + y + 5 ; 2) u = x2 + y2 − 3xy ; 3) u = |
x2 − y2 |
; 4) u = |
1 |
|
; |
|||||||||||||||||||||||
x2 + 2 y2 |
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3 x2 + y3 |
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||||||||||
5) u = x y − y x ; 6) u = e− x + y ( x2 |
+ xy + y2 ) ; 7) u = ln |
|
x3 |
+ y3 |
|
; |
|
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||||||||||||||||||
x2 − y2 |
|
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||||||
8) u = arctg |
y − x |
; 9) u = xy ln( x + y) ; 10) u = sin |
x |
cos |
y |
; |
|
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||||||||||||||||||
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y + x |
|
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|
|
y |
x |
|
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||||||||||||
11) |
u = ln(e y cos x + e x sin y) ; 12) u = ln cos arctg |
x |
; 13) u = tg 2x y ; |
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|||||||||||||||||||||
|
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|
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||||||||||||||||||||||||
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y |
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||||||||
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15) u = ln 4 (5 − x2 − y2 ) ; |
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||||||||||
14) |
u = log |
2 |
x cos y − y cos x ; |
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||||||||||||||||
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|||
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16) |
u = arcsin |
|
xy + 1 |
|
; 17) u = ( xy + yz + zx)10 ; 18) u = x y |
z ; |
|
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xy −1 |
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|
19)u = ln tg( xyz) ; 20) u = x2 + y2 + z2 − t 2 .
5.%, " * ", * " "
.
1) u = ex y2 ; 2x |
∂u |
+ y |
∂u |
= 0 ; |
|
|
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|||||||||||||||
|
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|||||||||||||||||
|
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|
∂x |
|
|
|
∂y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2) u = |
x2 |
+ |
x |
+ |
1 |
− |
1 |
; |
|
x |
2 |
|
∂u |
+ y |
2 ∂u |
||||||||
2 y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
∂x |
|
∂y |
||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||
|
|
|
|
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|
|
|
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|
∂u |
2 |
|
|
∂u 2 |
|||||||
3) u = x2 + y2 + z 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
; |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||||||
|
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|
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||||||||||||||||||
|
|
|
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|
∂x |
|
|
|
∂y |
= |
x3 |
|
|||
|
|
; |
|
||
|
|
|
|||
|
|
y |
|
||
|
∂u 2 |
||||
+ |
|
|
|
= 1; |
|
|
|
||||
|
∂z |
|
4) |
u = ln(x2 + xy + y2 ); |
x |
∂u |
+ y |
∂u |
= 2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||
|
|
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||||||||||||||||||||||||
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂x |
∂y |
|
|
|
|
|
|
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||||||||
|
|
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|
|
|
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|||||||
5) T = π |
|
l |
|
; l |
∂T |
+ g |
∂T |
= 0 . |
|
|
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|
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|
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|
|
|
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||||||||||||
|
|
|
∂l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
g |
|
|
∂g |
|
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|
|
|
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|||||||||
|
6. 2 ( ( 1- " . |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
|
2) u = |
y |
− |
x |
; |
3) u = arctg |
x + y |
; |
4) u = ln cos |
x |
; |
|||||||||||||||||||
1) |
u = |
x2 + y2 ; |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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x |
|
|
y |
|
|
|
|
|
`1 − xy |
|
|
|
|
y |
|||||||
5) |
u = ( xy) z ; |
6) u = x y z |
; |
|
|
7) u = ctg |
xy |
; |
8) u = |
x1 |
+ |
x2 |
+ K + |
xn−1 |
. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
x2 |
x3 |
xn |
||||||||
|
7. )! ! +. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2) 0,983,03 ; |
3) log4 (2, 032 + 0, 014 ) ; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1) |
1, 023 + 1, 973 ; |
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||
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|
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65 |
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|
2 |
|
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|||
|
2 |
3 |
|
|
1, 03 |
|
|
|||
4) 22,96 |
|
−2,01 ; 5) 1, 041,99 + ln1, 02 ; 6) |
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
3 0, 98 4 1, 053 |
|
|
8. )! .
∂x ∂x
1)∂ρ ∂ϕ , ∂y ∂y
∂ρ ∂ϕ
|
|
∂x |
|
∂x |
∂x |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂λ |
∂µ |
∂z |
|
||||||
2) |
|
∂y |
|
|
∂y |
|
∂y |
|
|||
∂λ |
∂µ |
∂z |
|
||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
∂z |
|
∂z |
∂z |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂λ |
∂µ |
∂z |
|
||||||
|
|
∂x |
|
∂x |
∂x |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂α |
|
∂β |
∂ϕ |
|
|||||
3) |
|
∂y |
|
|
∂y |
|
∂y |
|
|||
|
∂α |
|
∂β |
∂ϕ |
|
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
∂z |
|
∂z |
∂z |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂α |
|
∂β |
∂ϕ |
|
|||||
|
|
∂x |
|
∂x |
∂x |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
∂λ |
∂µ |
∂ϕ |
|
||||||
4) |
|
∂y |
|
|
∂y |
|
∂y |
|
|||
|
∂λ |
∂µ |
∂ϕ |
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
∂z |
|
∂z |
∂z |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
∂λ |
∂µ |
∂ϕ |
|
x = ρcos ϕ, y = ρsin ϕ ;
, x = cλµ, y = c(λ2 − 1)(1 − µ2 ), z = z; c = const ;
, x = c ch α sin β cos ϕ, y = c ch α sin βsin ϕ, z = c ch α cos ϕ ;
, x = λµ cos ϕ, y = λµsin ϕ, z = |
1 |
(λ2 − µ2 ). |
|
||
2 |
|
9. 2 ( du dt .
1) |
u = ex + y2 , |
x = ln t, |
y = cos t ; |
2) |
u = arctg x + ln y, |
x = sin 2t, |
y = et ; |
||||||||
3) |
u = e2 x −3 y , |
x = tg t, |
y = t 2 − 1 ; |
4) |
u = arcsin( x − y), |
x = 3t, y = 4t3 ; |
|||||||||
5) |
u = x y , x = ln t, |
y = sin t ; |
6) u = |
yz |
, x = e2t , |
y = ln t, z = t 2 −1 |
; |
||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
u = |
eat ( y − x) |
x = a cos t, |
y = a sin t ; 8) u = |
t 2 − y |
y = 3t + 1; |
|
||||||||
7) |
|
|
, |
|
, |
|
|||||||||
a2 + 1 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t 2 + y |
|
|
66

9) |
u = ln |
t − |
t 2 − y2 |
|
, y = t cos α4 , α = const ; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
t + |
t 2 − y2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
10) u = e xy ln( x + y), |
|
x = t3 , y = 1 − t3 . |
|||||||||||||
|
10. 2 ( |
∂u |
|
∂u |
. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
∂t |
|
|
∂s |
||||||||
1) u = x2 y3 , x = tes , y = set ; 2) u = x2 ln y, x = |
t |
, y = t 2 + s2 ; |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3) |
u = x2 + y2 , x = |
|
ts |
, y = et + s ; 4) u = arcsin xy , x = sin t, y = sin s ; |
5) u = 2x3− y , x = ln (t 2 + s2 ), y = ln (t 2 − s2 ) ; 6) u = ln (x2 + y2 ), x = ts, y = |
t |
. |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
||
|
11. 2 ( |
dy |
, ". |
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|||
1) |
x2 y + xy2 − y3 − 1 = 0 ; 2) x4 y + x3 y2 − y5 − 5 = 0 ; |
|||||||||||||||||
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
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||||||||
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||
3) |
xe y + yex − exy = 0 ; 4) x 3 + y 3 = a 3 ; 5) xy − ln y = ln a ; |
|||||||||||||||||
|
|
y |
|
|
= arcctg |
y |
; |
|||||||||||
6) |
x y = y x ( x ≠ y) ; 7) y = 2x arctg |
; 8) ln |
x2 + y2 |
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
x |
9)yx2 = e y ; 10) y sin( x − y) − x cos( x − y) = 1.
12.2 ( , u = f ( x, y, z) M , ( +
", , M " MN .
1)u = x2 + y2 + z2 , M (2,3, 6), N (−4,1,5) ;
2)u = sin πx + sin πy + sin πz, M (1, 2,3), N (4,6, −9) ;
|
u = ln (x + |
|
|
|
|
|
|
), M (1, −5, 6), N (−2, −1,3) ; |
||||||||||||||
3) |
|
|
y2 + z 2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||
4) |
u = ctg |
|
|
|
, |
|
M |
|
,1,1 |
, |
N |
|
|
+ 2, − 3,8 |
|
; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
xyz |
|
|
|
π |
|
|
|
|
π |
|
|
|
||||
|
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|
|
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|
|
8 y |
|
|
|
|
|
|||||||||
5) |
u = |
|
x |
+ |
|
|
, |
|
M (4,1, 4), |
N (6, 2, 4) . |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 + z
13." " " "
M .
1)y2 + z 2 − x4 = 0, M (2, 0, z0 ), z0 > 0 ;
2) |
z 2 |
+ y |
2 − ( x + 1)2 = 0, M ( x , 3, 4), x > 0 ; |
|
|
|
|
0 |
0 |
3) |
x2 |
+ z |
2 − y5 = 0, M (4, y , 4) ; |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
67 |

4) z = 2 + ( x − 1)2 + ( y − 2)2 , M (2, 3, z0 ) ;
5) |
z = |
x2 + y2 − xy, |
M (3, y , − 7), |
y |
|
|
|
> 2 . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
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|
|
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|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
14. 2 ( " . |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1) |
u = x4 + 3x2 y2 + y4 ; |
2) |
|
u = arctg |
y |
; |
|
3) u = x ln |
x |
; |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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x |
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|
|
|
y |
|||||
|
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|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xy |
|
|
|
|
|
|
, 6) u = |
2x + 3 y |
. |
||||||||||||||
4) |
u = ln x2 + y2 ; 5) u = |
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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|
x |
2 |
− y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x − y |
||||||||
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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|
15. %, " * ", * " " |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
. |
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
||||||||||||||||
1) u = |
|
|
|
|
|
; |
∂2u |
+ |
∂2u |
|
+ |
∂2u |
= |
2 |
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
x2 + y2 + z2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∂x2 |
|
|
|
∂z 2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂y2 |
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( x − b)2 |
|
|
∂u |
|
|
|
2 |
|
∂2u |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2) |
u = |
|
|
|
|
|
exp |
− |
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
= a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
2a πt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂t |
|
|
|
|
|
|
|
∂x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4a t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
3) |
u = ϕ( x − at) + ψ( x + at ) , ϕ( x), ψ( x) |
|
– * ( |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
; |
|
∂2u |
= a2 |
∂2u |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||||||||||
|
∂t 2 |
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
∂x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. $ ' u = f ( x, y) ' # (
M ( x0 , y0 ) .
1) u = 2 x2 − xy − y2 − 6x − 3 y + 5 ; M (1, − 2) ;
2)u = 1 − x2 − y2 ; M (0, 0) ; ! + * 4- "
' x, y ;
3)u = ex sin y; M (0, 0) ;
4)u = sin (x2 + y2 ); M (0, 0) ;
5)u = ln(1 + x) ln(1 + y); M (0, 0) .
17. '.
1) u = 2x3 − xy2 + 5x2 + y2 ; 2) u = x3 + 3xy2 − 30 x −18 y + 1;
3)u = −x3 + 8 y3 + 6xy + 2 ; 4) u = x4 + y4 − x2 − 2xy − y2 ; 5) u = x3 + y3 − 6 xy .
18.2 ( (! *6 ( 6 " u = f ( x, y)
+ G , " ! + ".
1) u = x2 + 4xy − y2 − 6 x − 2 y; x = 0, y = 0, x + y = 4 ; 2) u = x2 − 2 y2 − 4 xy − 6 x + 5; x = 0, y = 0, x − y = 3 ;
68

3)u = x2 − xy + y2 − 4x; x = 0, y = 0, 2x + 3 y − 12 = 0 ;
4)u = x2 − xy + y2 + x + y; x = 0, y = 0, x + y + 3 = 0 ;
5)u = x; x2 + y2 = R2 .
19.$ ’" * .
1)& " " !’, V
, ! ( 6 .
2)% a " ! * + , !
+ ! ( 6 '.
3)2 ( ( 6 * + ! y = x2 "
x − y − 2 = 0 .
4)& (! *6 !’,, " 6 (
', S .
5)$! , * " ':
A = |
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4 |
H |
2 |
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1 |
N |
2 |
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1 |
PH − |
1 |
PN + |
1 |
P |
2 |
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, |
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|
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3 |
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3 |
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, L – +, E – * +, J |
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20.$ ’" ( .
1)u = x2 + y2 , x + y = 1.
23
2)u = x2 + y2 − xy + x + y − 4, x + y + 3 = 0 .
3)u = x + y + z, 1 + 1 + 1 = 1. x y z
4)2 " , + ! " ',
12a , ( (! *6 !’,.
5). , , 6 " ' ' '. % !’, ( , ! " (
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21./ ( 6 ! + * "
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4,0 |
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5,0 |
y |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
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1.+- .. '., / '. 0. . /.:
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3.2. . ! + (
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2.0 4. .. 5. 3. ) = . #. 1.
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14. ,…………………………………………………………………. 33
15. * ……………………………... 37
16.4 "………………….. 41
17.9 # ( " ! * ………………………45
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……………………………………………………..63
4 ! ’ ………………………………..64 $ ………………………………………………….70
71