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

FNP

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
2.23 Mб
Скачать

160

Индивидуальные задания

7.13.Для функции f (x, y) = sin(xy) найти 6f/∂y5∂x, полученный результат продифференцировать по направлению вектора ı − j.

7.14.Найти экстремумы функции

z = x3y2

(6 − x − y); w = x +

y

 

z

 

t

2

 

 

 

+

 

+

 

+

 

, x, y, z, t > 0.

x

y

z

t

7.15.Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = x2 2y2 +4 в замкнутой области D: x2 + y2 1.

7.16.Установить характер роста скалярного поля u = 5x2yz − 7xy2z + 5xyz2 в на-

правлении вектора в точке , полученный результат продиффе-

n = 8ı 4j + 8k M(1, 1, 1)

ренцировать по направлению вектора , перпендикулярного и .

n ı

7.17. Найти наибольшую крутизну поверхности z2 = xy в точке M(4, 2).

Вариант № 8

8.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z =

 

 

 

; 2) u = 3 − x2

− y2 − z2 + x2

+ y2

+ z2 1.

y +

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2. Построить график функции z = 4 − x2 + 2x − y2 + 4y − 1.

8.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

 

 

2xy

 

1

 

 

 

 

 

3

 

x2 + y2

 

2

 

1) z =

3

x2 + y2 1

, M0

(1, 0); 2) z =

 

ln(x2 + y2)

, M0(1, 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.4. Указать значение параметра p, при котором функция

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y) =

 

x2

+ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

− y2

, x2 + y2 > 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = y = 0,

 

 

 

 

непрерывна: 1) по x; 2) по y в точке

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0, 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

8.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы

следующих функций:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

xyz

 

 

1) z =

x

; 2) u =

 

,

x

sin2(xy) + cos2

 

 

 

 

 

 

(yz)

ифункций из заданий 8.1, 8.2, 8.3.

8.6.Определяют ли данные уравнения

1) ln(3 6x + y2) sin 2πx = 0, M0(0,5; 1); 2) ez3−y + x3 = 2z, M0(1, 1, 1),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

8.7.Найти производную и дифференциал сложной функции: z = tg(uv)/uw, где u = 4x, v = x4, w = (1 + x2)y.

8.8.Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

u−2v, где u = xy2 , v = (3x − y)4, w = y2x.

8.9.Для функции z = xy4 3x2y + 1 найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по

формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(1, −1).

Задания для самоконтроля

 

 

 

 

 

 

 

161

8.10. Проверить, удовлетворяет ли функция z = x2ϕ(y/x) уравнению

 

2

2z

 

2z

2

2z

 

x

 

+ 2xy

 

+ y

 

= 2z,

 

∂x2

 

 

∂y2

 

 

 

∂x∂y

 

 

и преобразовать это уравнение, приняв u = 2+3x−y, v = 1−x+y за новые независимые переменные.

8.11.Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом, вычислить приближ¨енно: а) (2 0,97)3,02; б) значение неявной функции 2) из задачи

8.6при x = 1,02, y = 0,97.

8.12.Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

2

 

log3

(

 

+ y6)

 

log3

(

 

+ y2)

 

 

x

 

z

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1) z = 3y − 9xy + y, M0(1, 3, 3);

2)

 

+ y

 

 

 

+ y5/3

 

 

= 0, M0(1, 1, 1).

z

x

 

x

z

8.13.Для функции f (x, y) = xy найти 5f/∂x∂y4, полученный результат продифференцировать по направлению вектора 2ı − 3j.

8.14.Найти экстремумы функции

z = x2 + xy + y2 2x − y; x2 + y2 + z2 2x + 2y − 4z − 10 = 0.

8.15. Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = 1 + xy2 в замкнутой

области D: 0 x 1, 1 y 2.

 

3

2

y + 3xy

2

+ 1 в точке M(3, 1)

8.16. Найти производную скалярного поля u = x

 

3x

 

по направлению вектора −−→, где

, полученный результат продифференцировать

MB

B(6, 5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и .

 

 

 

 

 

 

по направлению вектора 1, перпендикулярного −−→

 

 

 

 

 

 

 

MB

j

 

 

 

 

 

 

8.17. Найти угол между градиентами данного поля u = ln

x2 + y2

 

M(1, 1)

N(1, −1).

 

 

 

 

 

 

 

в точках

;

Вариант № 9

9.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

1) z = x + x2 − y2; 2) u =

 

.

 

 

 

 

x2 + y2 + z2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =

 

x2

 

 

 

(y − 1)2

 

 

 

9.2. Построить график функции

 

 

 

4

.

 

 

 

9.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси

Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 + y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy

 

1) z =

 

 

 

 

 

, M0(0, 0);

 

2) z = 1 +

 

 

, M0(∞, ∞).

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

3

 

+ x2 + y2

 

1

 

 

9.4.

Исследовать на непрерывность функцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y) = 0,

x2

xy

 

 

 

x = y = 0.

 

 

 

 

 

 

 

+ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

,

x2 + y2 > 0;

 

 

9.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы

следующих функций:

 

 

 

1) z = xe−xy; 2) u =

 

1

 

 

,

 

 

 

 

ln3(x − z sin y)

162

 

Индивидуальные задания

и функций из заданий 9.1, 9.2, 9.3.

 

 

9.6. Определяют ли данные уравнения

 

 

1) ln(x + ey) − xy = ln 2, M0(1, 0); 2) arcsin

y + z

= 4x − z − 5, M0(1, 1, −1),

 

x

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

9.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = arcsin(uv)3/w, где u = x4 1, v = ex, w = xx.

9.8. Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

(2u + w)/(u + v), где u = e

 

, v = xy, w =

y.

x

4y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

9.9.Для функции z = ctg(y/x) найти dz, d2z, d3z и записать ее разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(π, 2).

9.10.Показать, что функция z = exy удовлетворяет равенству

x2 2z − y2 2z = 0, ∂x2 ∂y2

и преобразовать это уравнение, приняв u = 1−x−y, v = 2+x+2y за новые независимые переменные.

9.11.Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом, вычислить приближ¨енно: а) ln[(0,09)3 + (0,99)3]; б) значение неявной функции 2) из задачи 9.6 при x = 0,98, y = 1,02.

9.12.Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

 

 

 

 

log2(

 

+ y7)

 

log2

(

 

+ y3)

 

 

1) z = xy + x

 

y, M0(1, 1, 1);

2)

x

 

z

= 0, M0

(1, 1, 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z +

xy3

x + zy2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.13.Для функции f (x, y) = ln(xy + y2) найти 4f/∂x2∂y2, полученный результат продифференцировать по направлению вектора 3ı − 2j.

9.14.Найти экстремумы функции

z = 1 + 6x − x2 − xy − y2; w = x1x22x33x44(1 − x1 2x2 3x3 4x4), xi > 0, i = 1, ..., 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

9.15. Найти наибольшее и наименьшее значение функции z =

 

x2 − xy в замкнутой

2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

области D: y =

 

, y = 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

поля u = 4 ln(x + 2)

 

8xyz в точке M(1, 1, 1)

 

 

 

9.16. Найти производную скалярного

 

2

2y

2

 

2

 

 

 

 

по направлению нормали n к поверхности x

 

 

+ 2z

 

= 1, образующей с осью Oz

острый угол, полученный результат продифференцировать по направлению вектора ,

перпендикулярного и .

n k

xyz

9.17. Найти угол между градиентами данного поля u = x2 + y2 + z2 в точках M(1, 1, 1),

N(1, 2, −1).

Вариант № 10

10.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z = ln(3 6x + y2); 2) u = x + 4 − y − z.

10.2. Построить график функции z = 1 + x2 + y2.

Задания для самоконтроля

163

10.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

1) z = a −

xy − xy

, M0(0, 0);

2) z = x2y2 , M0(4, 0).

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

tg 4xy2

 

10.4. Исследовать на непрерывность функцию

 

 

f (x, y) =

cos x4x+yy2 , x2 + y2 > 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,

x2 + y2 = 0.

10.5. Найти все частные

производные первого порядка и частные дифференциалы

 

 

 

 

 

 

следующих функций:

 

x + 2y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) z =

 

2x − y

 

3

; 2) u = sin 8z ln2(x2 + y2 + z2),

 

 

 

 

 

 

 

и функций из заданий 10.1, 10.2, 10.3.

 

 

 

10.6. Определяют ли данные уравнения

 

 

 

1) ln(y + ex) 3xy = ln 2, M0(0, 1);

2) ez2−y + z3 = 2y, M0(1, 1, 1),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

10.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = sec(w/[4u − v]), где u = 21/x, v = x2, w = xsin x.

10.8. Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

ew/( u − v), где u = tg(x + 4y), v = 5xy, w = (x + 1)sin y.

10.9.Для функции z = tg((x+y)/(x−y)) найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(2, 1).

10.10.Проверить, удовлетворяет ли функция z = ϕ(x/y) уравнению

 

2

2z

 

2z

2

2z

 

x

 

+ 2xy

 

+ y

 

= 0,

 

∂x2

 

 

∂y2

 

 

 

∂x∂y

 

 

и преобразовать это уравнение, приняв u = x−2+y, v = 3−x+3y за новые независимые переменные.

10.11. Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом,

вычислить приближ¨енно: а) (4,01)2 + (1,93)2; б) значение неявной функции 2) из задачи 10.6 при x = 0,98, y = 1,02.

10.12. Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) z = y2

 

xy

 

x2, M0(1, 0,

 

1);

2)

exp(x/z)

 

exp(y/z)

= 0, M0(1, 1, 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 y3 + z2

− √x3

+ z3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

10.13.Для функции f (x, y) = xy найти 7f/∂x∂y6, полученный результат продифференцировать по направлению вектора ı − 2j.

10.14.Найти экстремумы функции

z = (x2 + y2)e(x2+y2) (x2 + y2); w = x2 2xy + 4xz + 8yz + 5y2 + 9z2.

10.15. Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = xy−2x−y в замкнутой области D: 0 x 3, 0 y 4.

164 Индивидуальные задания

10.16. Найти производную скалярного поля u = x + ln(y2 + z2) в точке M(1, 2, 1) по

 

 

 

направлению вектора e = 5ı + j − k, полученный результат продифференцировать по

 

 

 

направлению вектора , перпендикулярного e и ı.

1

 

10.17. Найти угол между градиентами функций u = x2 + 9y2 + 6z2, v =

в точке

 

xyz

 

 

 

M(1, 1/3, 1/

6).

 

 

Вариант № 11

11.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z = ln(y2 4x + 8); 2) u = a2 − x2 − y2 − z2.

11.2.Построить график функции z = (x − 1)2 + (y − 1)2.

11.3.Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

 

xy

 

 

 

2

x/(y2x+yx2)

 

 

1) z =

 

3

, M0(0, 0);

2) z = (1 + x

y)

 

, M0

(1, 0).

xy + 9

 

11.4. Исследовать на непрерывность функцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y) = 0,

xy

 

x2

+ y2

= 0.

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

,

x2

+ y2

> 0;

 

 

11.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы следующих функций:

1) z = ln sin(x − 2y); 2) u = z4x2−y3 cos3(yz),

и функций из заданий 11.1, 11.2, 11.3. 11.6. Определяют ли данные уравнения

 

 

 

 

 

1) sin π

x

2

+ y2

+ xy = 1, M0(1, 1); 2) 2zexy + x2 + 3y − tg z = 3, M0(0, 1, 0),

 

 

2

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

11.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = w cos ln(u2 + 3v), где u = tg x2 , v = x5 3, w = (x2 + 1)x.

11.8. Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

ln(u + v3)w, где u = y/x, v = 2x + y, w = arcsin(x2 + y2).

11.9. Для функции z = ex+y−4 найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(2, 2).

11.10. Проверить, удовлетворяет2 ли функция z =

 

равенству

x/y

x2

∂ z

y2

∂z

= 0,

 

 

 

 

 

∂x2

∂y

∂y

 

и преобразовать это уравнение, приняв u = 2+x+4y, v = 3x−y−3 за новые независимые переменные.

11.11. Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом,

 

 

вычислить приближ¨енно: а) ln(

4,02

3

0,97); б) значение неявной функции 2) из задачи

 

 

 

 

11.6 при −x = 0,01, y = 0,95.

Задания для самоконтроля

165

11.12. Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

exp(

 

)

 

exp(

 

 

)

 

exp(

 

)

 

1) z = x2

−y2

 

x

y

 

z

 

−x−y, M0(1, −3, −6); 2)

 

+

 

+

 

+

 

 

 

= 0, M0(1, 1, 1).

x

z

x

y

y

11.13.Для функции f (x, y) = x ln(y3 −x2y) найти 5f /∂y2∂x3, полученный результат продифференцировать по направлению вектора ı + 2j.

11.14.Найти экстремумы функции

z= 4 (x2 + y2)2/3; w = xyz(1 − x − y − z), x, y, z > 0.

11.15.Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = 2x2 + y2 + y в замкнутой области D : x2 + y2 1, x + y −1, y 0.

11.16.Дано скалярное поле u = xy2 + z3 − xyz. Найти ∂u/∂n в точке M(1, 1, 2), если вектор n образует с осями координат углы, соответственно равные 60, 45, 60, полу-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ченный результат продифференцировать по направлению вектора , перпендикулярного

n и j.

 

 

 

 

 

 

− y2 3z2, v = 1/yz2

в точке

11.17. Найти угол между градиентами функций u = x2

 

 

 

 

 

 

M(1/

2

, 1/

2

, 1/

3).

 

 

Вариант № 12

12.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z = ln y

ln sin x; 2) u =

 

3x − y

.

4 − x2 2y2 − z

 

 

 

12.2. Построить график функции z = 4 − x2 + y2.

12.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

 

 

 

 

 

 

0

 

 

xy

0

 

 

x2 + y2

 

 

 

1) z =

4

 

 

16 − x2

 

y2

, M (0, 0);

2) z = (x2

+ y2) cos

1

, M (0, 0).

 

 

 

 

 

 

 

12.4. Исследовать на непрерывность функцию

f (x, y) =

x4x+yy2 , x2

+ y2

> 0;

 

 

 

2

 

 

 

 

1,

 

x = y = 0.

 

 

 

 

 

 

12.5.Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы следующих функций:

1)z = arcsin2 xxy+ y ; 2) u = 3 xy2 + z3 cos 6x,

ифункций из заданий 12.1, 12.2, 12.3.

12.6.Определяют ли данные уравнения

1)ex2+4y − xy3 + y1, M0(0, 0); 2) sin2 xz + 3xy − yz = 1, M0(0, −1, 1),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

166

Индивидуальные задания

3uvw

12.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = sin(u + v3) , где

u= x1 , v = ln2 x, w = e√x.

12.8.Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

(uv)w/(u − v), где u = x2 + y2, v = yx3, w = ln(x2 + y2).

12.9.Для функции z = 7x3y − xy найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(1, 4).

12.10.Проверить, удовлетворяет ли функция u = ϕ(xy, z/y) равенству x∂u∂x − y ∂u∂y + z ∂u∂z = 0,

ипреобразовать это уравнение, приняв r = x + y + z, s = x − y − 1, t = x + 2y + z за новые независимые переменные.

12.11.Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом, вычислить приближ¨енно: а) 10/[(4,98)3 (5,03)2]; б) значение неявной функции 2) из задачи 12.6 при x = 0,01, y = 0,97.

12.12.Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

1) z = 2xy + y2

 

5x, M0(1, 1,

 

2);

2)

exp(x/z)

 

exp(y/z)

= 0, M0(1, 1, 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ z3

− √x2

+ z2

 

 

 

 

 

 

4

 

 

4

 

 

 

12.13.Для функции f (x, y) = (y + 1)e−x/(y+1) найти 4f/∂y∂x3, полученный результат продифференцировать по направлению вектора 3ı − j.

12.14.Найти экстремумы функции

z = x3 + y3

1

 

x2

y2

z2

15xy; w =

 

+

 

+

 

+

 

, x, y, z > 0.

x

y

z

4

12.15.Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = x2 +2y+x в замкнутой области D: x2 + y2 1, x + y 1, x 0.

12.16.Найти производную скалярного поля u = xy − xz в точке M(4, 3, 1) по на-

правлению вектора e

 

 

= 5ı + j − k, полученный результат продифференцировать по

направлению вектора

 

 

, перпендикулярного e и k.

12.17. Найти угол между градиентами функций u = x2

− y2 3z2, v = yz2/x в точке

 

M(1/ 2, 1/ 2, 1/ 3).

 

Вариант № 13

13.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z =

 

+

 

 

 

 

x − 2y

 

 

x + y

x

y; 2) u =

 

.

4x2 + y2 + 8z2

 

 

 

 

 

 

 

8

13.2. Построить график функции z = x2 + y2 4.

13.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

1) z =

 

2(x2 + y2)

, M0(0, 0); 2) z =

sin(xy)

, M0(1, 0).

 

 

3

y

9 − x2 − y2

Задания для самоконтроля

 

167

13.4. Исследовать на непрерывность функцию

 

0,

 

 

x = 0.

1

 

x = 0;

f (x, y) = y sin

x

,

13.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы

следующих функций:

 

 

 

 

 

z3

 

 

x

 

y

 

 

 

1) z = sin

 

 

cos

 

;

2) u =

 

 

 

,

y

 

e

x2y

+ x

 

 

x

 

 

 

ифункций из заданий 13.1, 13.2, 13.3.

13.6.Определяют ли данные уравнения

1)ex+2y + cos π(xy) = 2, M0(2, −1); 2) sin3(x + z) + cos3 y + z = tg3 z + 1, M0(0, 0, 0),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то найти их производные в этой точке.

13.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = w2eu sin v, где u =

 

, v =

x

 

, w = (x2

+ 1)x.

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.8. Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z =

 

u2v + ew

u =

1

 

v =

1

 

w =

 

 

 

 

 

xy + ex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u3 + v3 , где

4 + x2y2

,

xy − 1 ,

.

 

 

 

 

 

13.9.Для функции z = arcsin(x + y) найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(0,5; 0,5).

13.10.Проверить, удовлетворяет ли функция u = z3ϕ(y/z, x/z) равенству

u∂u∂x + y ∂u∂y + z ∂u∂z = 3u,

и преобразовать это уравнение, приняв r = x+y, s = y+z, t = x+z за новые независимые переменные.

13.11. Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом,

вычислить приближ¨енно: а) ln[(2, 02)3 + 3 0, 98 8]; б) значение неявной функции 2) из

задачи 13.6 при x = 0,01, y = 0,03.

13.12. Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной

точке:

 

 

 

cos(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

cos(

 

 

)

= 0, M (1, 1, 1).

 

 

 

 

z

x

 

 

x

1) z = x2

 

y2 + 5x + 4y, M (0, 1, 3);

2)

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2x + y2z

2z + yx

0

13.13.Для функции f (x, y) = x ln(y3 +xy2) найти 5f /∂y2∂x3, полученный результат продифференцировать по направлению вектора ı − j.

13.14.Найти экстремумы функции

z= xy2(1 − x − y); w = x2 + y2 + z2 − xy − x + 2z.

13.15.Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = 5x2 − y2 + 6y в замкнутой области D : x2 + y2 1, x + y 1, y 0.

13.16.Найти производную скалярного поля u = arctg(x − y) + z2 в точке M(1, 2, −1)

 

 

 

 

 

 

по направлению вектора e = ı + 2j − 2k, полученный результат продифференцировать

 

и ı.

 

 

 

 

по направлению вектора , перпендикулярного e

3

 

 

 

13.17. Найти угол между градиентами функций u =

x2 + 3y2 2z2

, v = x2yz3

в

 

2

точке M(2, 1/3,

 

 

 

 

 

 

 

3/2).

 

 

 

 

 

168

Индивидуальные задания

Вариант № 14

14.1. Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1) z =

 

 

 

 

 

 

=

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

− −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x

 

y2;

 

2) u

 

 

arccos(x2 + y2 + z2

 

5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.2. Построить график функции z =

x

 

+

y

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

14.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси

Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

1) z = 1 +

1 x2

/(x+y)

, M0(∞, a); 2) z =

 

sin 4xy2

 

 

 

)

 

 

 

 

, M0(4, 0).

x

 

 

x2y2

14.4. Показать, что функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y) =

 

xy

 

 

 

x2

 

+ y2

= 0

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

x2

 

+ y2

> 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывна по каждой переменной, но разрывна по их совокупности.

14.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы следующих функций:

 

 

 

 

x + y

 

2z)

 

 

 

 

1) z = ln(x + x2

+ y2); 2) u =

tg(1

 

,

zxy

 

 

ифункций из заданий 14.1, 14.2, 14.3.

14.6.Определяют ли данные уравнения

1) x2y + 3y − sin π(3x + 2y) = 4, M0(1, 1); 2) z2 − y3x/z = 0, M0(0, 1, 1),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то

найти их производные в этой точке.

 

 

 

 

 

14.7.

2

 

 

 

 

w

 

 

Найти производную и дифференциал сложной функции z =

 

 

4

+ cos(u + ln v),

 

 

 

 

где u = 3x , v =

 

, w = (2 + x)1/x.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

14.8.Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z = arcsin((u − v)/w)2, где u = tg(xy), v = 4x−y2 , w = ex − e2y.

14.9.Для функции z = ln(3x2 2y2) найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(1, 1).

14.10.Показать, что заданная функция z = ex+y2 удовлетворяет равенству

∂z ∂2z

=

∂z ∂2z

,

 

 

 

 

 

 

∂x ∂x∂y

∂y ∂x2

и преобразовать это уравнение, приняв u = 2x − 1, v = 2x − y + 2 за новые независимые переменные.

14.11. Заменяя приращение соответствующей функции е¨ полным дифференциалом,

вычислить приближ¨енно: а)

7

(3, 03)4 + (1, 98)5 + 15; б) значение неявной функции 2)

из задачи 14.6 при x = 0,02, y

.

 

= 1,02

14.12. Найти уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности в заданной точке:

1) z = 3x2 + 2y2 − xy, M0(2, 1, 12); 2)

3cos(xy)

3cos(yz)

 

 

 

= 0, M0(0, 1, 0).

 

 

x + y2

z + y

Задания для самоконтроля

169

14.13.Для функции f (x, y) = exy3 найти 5f /∂x4∂y, полученный результат продифференцировать по направлению вектора 2ı + j.

14.14.Найти экстремумы функции

z= x2 + xy + y2 3x − 6y; w = x1x22x33(24 − x1 2x2 3x3), xi > 0.

14.15.Найти наибольшее и наименьшее значение функции z = 2x2 + y2 3y в замкнутой области D : x2 + y2 1, x − y 1, y 0.

14.16.Найти производную функции u = ln(ex + ey) в направлении n, параллельном биссектрисе координатного угла, полученный результат продифференцировать по

направлению вектора , перпендикулярного и .

n j

14.17. Найти угол между градиентами функций v = xyz, u = x2 + 9y2 + 6z2 в точке

M(1, 1/3, 1/16).

Вариант № 15

15.1.Найти область определения функции и изобразить е¨е:

1)z = x1+ y + x1− y ; 2) u = ln(2x2 + 4y2 + 8z2 8).

15.2. Построить график функции z = − x2 + y2 1.

15.3. Найти пределы: а) по направлению прямой, составляющей угол α = π/4 к оси Ox; б) оба повторных и в) двойной в указанной точке M0(x0, y0) для функции

 

(x+y)/x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

xy + 4

 

1) z = 1 + x2y

 

, M0(0, 3);

2) z =

, M0(0, 0).

 

 

 

 

xy

15.4. Показать, что функция

 

x4x+yy2 , x2 + y2

 

 

 

f (x, y) =

> 0;

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

0,

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывна в точке (0, 0) по любому лучу, но разрывна по совокупности переменных. 15.5. Найти все частные производные первого порядка и частные дифференциалы

следующих функций:

1) z = ln x

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2 ; 2) u = xy−z,

 

x +

 

 

x2

+ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ифункций из заданий 15.1, 15.2, 15.3.

15.6.Определяют ли данные уравнения

1) x3 − xy2 + 4x+2y = 7, M0(2, −1); 2) z3 3xyz = tg(x − y) 2, M0(1, 1, 1),

неявные функции y = f (x), z = f (x, y) в окрестности указанной точки? Если да, то

найти их производные в этой точке.

+ w),

15.7. Найти производную и дифференциал сложной функции z = u3 arcsin(v2

 

 

 

 

 

где u =

x

, v =

3

3 − x, w = arccos

 

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.8.Найти частные производные и частные дифференциалы сложной функции z = tg(uwv2), где u = ex+y, v = (x − y)3, w = ln(ey + x2).

15.9.Для функции z = 5xy4 + 2x2y7 найти dz, d2z, d3z и записать е¨ разложение по формуле Тейлора в точке до 3-го порядка в точке M(1, 1).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]