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

4_terehina-li-fik / posobie

.PDF
Скачиваний:
14
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
2.22 Mб
Скачать
x = 0

2: z = x4 + y4 ; x2 ; y2 ; 2xy:

1)fUNKCIQ OPREDELENA DLQ WSEH ZNA^ENIJ PEREMENNYH x I y:

2)nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE PERWOGO PORQDKA I SOSTAWLQEM SISTE- MU DLQ OPREDELENIQ KOORDINAT TO^EK, W KOTORYH WOZMOVEN \KSTREMUM

 

z0

= 4x3

;

2x

;

2y

 

8

4x3

;

2x

;

2y = 0

 

8 zx0 = 4y3

2x

2y:

 

4y3

2x

2y = 0

:

<

y

 

;

 

;

 

 

<

 

;

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

wY^ITAQ IZ PERWOGO URAWNENIQ WTOROE, POLU^IM

 

 

 

4(x3 ; y3) = 0 ) (x ; y)(x2 + xy + y2) = 0:

wYRAVENIE WO WTOROJ SKOBKE RAWNO NUL@ TOLXKO PRI

y = 0: pERWYJ SOMNOVITELX OBRA]AETSQ W NULX PRI x = y: pODSTAWLQEM x WMESTO y W PERWOE URAWNENIE SISTEMY I POLU^AEM

4x3 ; 4x = 0 ) x1 = 0 x2 = ;1 x3 = 1:

sOOTWETSTWU@]IE ZNA^ENIQ y y1 = 0 y2 = ;1 y3 = 1: tAKIM OBRAZOM, MY POLU^ILI TRI KRITI^ESKIH TO^KI

O(0 0) M1(;1 ;1) M2(1 1):

3) nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE WTOROGO PORQDKA I WY^ISLQEM IH W \TIH TO^KAH

 

@2z

 

 

 

@2z

 

@2z

 

 

 

 

@x2 = 12x2 ; 2

 

 

 

= ;2

@y2 = 12y2 ; 2:

 

 

 

@x@y

1) M1(;1 ;1):

a11 = 10

 

a12 = ;2

a22 = 10:

 

 

 

 

 

 

 

2

10 10 ; (;2)

2

= 96 > 0:

sOSTAWLQEM WYRAVENIE

a11a22 ; a12 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oTME^AEM, ^TO \KSTREMUM SU]ESTWUET I, TAK KAK, PRI \TOM, a11 > 0 {

W TO^KE

M1(;1 ;1)

; min:

: M1 zmin = z(;1 ;1) = ;2:

zNA^ENIE FUNKCII W TO^KE

2) M2(1 1):

a11 = 10

 

a12 = ;2

a22 = 10:

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

= 96 > 0:

wY^ISLQEM W TO^KE

M2 : a11a22 ; a12 = 10 10 ; (;2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|KSTREMUM SU]ESTWUET I, TAK KAK, PRI \TOM, a11 > 0 { W TO^KE M2(1 1);

min: zNA^ENIE FUNKCII W TO^KE min : z(1

1) = ;2:

 

 

153

3) O(0 0): a11 = ;2 a12 = ;2 a22 = ;2:

wY^ISLQEM W TO^KE O(0 0) a11a22 ; a212 = ;2(;2) ; (;2)2 = 0: wYWOD: WOPROS O SU]ESTWOWANII \KSTREMUMA W TO^KE O(0 0) OSTAETSQ

POKA OTKRYTYM.

rASSMOTRIM ZNAK POLNOGO PRIRA]ENIQ FUNKCII W NA^ALE KOORDINAT.z(0 0)= z(x y);z(0 0)= x4+y4 ;x2 ;y2 ;2xy = x4 +y4 ;(x + y)2:

pRI y = ;x PRIRA]ENIE z(0 0) = 2x4 > 0:

pRI y = x PRIRA]ENIE z(0 0) = 2x4 ; 4x2 = 2x2(x2 ; 2) < 0: sLEDOWATELXNO, PRIRA]ENIE FUNKCII W NA^ALE KOORDINAT PRINIMAET ZNA^ENIQ RAZNYH ZNAKOW, PO\TOMU \KSTREMUMA NET.

3: z = x3 y3 (6 ; x ; y):

1)fUNKCIQ OPREDELENA NA WSEJ KOORDINATNOJ PLOSKOSTI.

2)nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE PERWOGO PORQDKA I SOSTAWLQEM SIS- TEMU DLQ OPREDELENIQ KOORDINAT KRITI^ESKIH TO^EK.

 

z0

= 3x2 y3 (6

x

y)

x3 y3 = x2 y3 (18

;

3y

4x)

8 zx0 = 3x3 y2 (6

; x

; y)

; x3 y3 = x3 y2 (18

3x

; 4y):

<

y

 

 

 

 

;

 

;

;

 

 

;

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:2

3

(18 ; 3y ; 4x) = 0

 

 

8 x1 = 0

 

y1 ; L@BOE

8 x3

y2

=

 

< x

y

(18 ; 3x ; 4y) = 0

 

)

< y2 = 0

x2 ; L@BOE

:

 

8

18

;

3y ; 4x = 0

 

 

:

 

 

 

A TAKVE

>

18

 

3x

 

4y = 0

 

x = y x3 = y3 = 18:

 

 

<

 

;

 

;

 

 

)

 

 

 

 

7

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

t.O., KRITI^ESKIMI: TO^KAMI SLUVAT WSE TO^KI OSEJ KOORDINAT I TO^KA

M0(18=7 18=7).

3) nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE WTOROGO PORQDKA I WY^ISLQEM IH W \TIH TO^KAH

z00 = 2x y3 (18 ; 3y ; 4x) ; 4x2 y3 = 2xy3(18 ; 6x ; 3y)

xx

z00 = 3x2 y2 (18 ; 3y ; 4x) ; 3x2 y3 = 3x2y2(18 ; 4x ; 4y)

xy

z00 = 2x3 y (18 ; 3x ; 4y) ; 4x3 y2 = 2x3y(18 ; 3x ; 6y):

yy

154

o^EWIDNO, ^TO WO WSEH TO^KAH OSEJ

 

OY I

 

OX WSE ^ASTNYE PRO-

IZWODNYE 2-GO PORQDKA RAWNY NUL@, I WOPROS OB \KSTREMUME OSTAETSQ

OTKRYTYM. w TO^KE

M0(18=7 18=7) :

 

 

 

 

 

a11 =

;

4(18=7)5

a12 =

;

3(18=7)5

 

a22 =

;

4(18=7)5:

 

 

: a11a22

2

 

 

10

 

 

1

0 > 0:

pROWERQEM

; a12

= 16(18=7)

 

; 9(18=7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|KSTREMUM SU]ESTWUET I, TAK KAK, PRI \TOM a11 < 0 { W TO^KE

M0(18=7 18=7) ; max:

zNA^ENIE FUNKCII W TO^KE max : zmax = (18=7)6(6 ; 36=7) 248:

4.3.3.nAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII W OBLASTI

pUSTX FUNKCIQ z = f(x y) I EE ^ASTNYE PROIZWODNYE 1-GO PORQDKA NEPRERYWNY W ZAMKNUTOJ OBLASTI (D). tAKAQ FUNKCIQ SOGLASNO TE- OREME wEJER[TRASSA DOSTIGAET W \TOJ OBLASTI SWOEGO NAIBOLX[EGO I NAIMENX[EGO ZNA^ENIJ LIBO WO WNUTRENNIH TO^KAH OBLASTI, LIBO W TO^- KAH, LEVA]IH NA GRANICE OBLASTI. eSLI NAIBOLX[EE ILI NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCIQ PRINIMAET WO WNUTRENNIH TO^KAH OBLASTI, TO \TI TO^KI OBQZATELXNO BUDUT KRITI^ESKIMI TO^KAMI FUNKCII, PO\TOMU DLQ OTYSKANIQ NAIBOLX[EGO I NAIMENX[EGO ZNA^ENIJ FUNKCII NEOBHODIMO DEJSTWOWATX SOGLASNO SLEDU@]EJ SHEME.

1) nAHODIM KRITI^ESKIE TO^KI FUNKCII IZ USLOWIJ RAWENSTWA NUL@

PERWYH ^ASTNYH PROIZWODNYH FUNKCII z0 = 0

z0 = 0:

x

y

iZ POLU^ENNYH TO^EK OSTAWLQEM TOLXKO TE, KOTORYE PRINADLEVAT ZA- DANNOJ OBLASTI I WY^ISLQEM ZNA^ENIQ FUNKCII W \TIH TO^KAH. (hARAK- TER KRITI^ESKIH TO^EK MY W DANNOJ ZADA^E NE RASSMATRIWAEM.)

2) iSSLEDUEM FUNKCI@ NA GRANICE OBLASTI. dLQ \TOGO IZ URAWNE- NIQ GRANICY OBLASTI WYRAVAEM ODNU IZ PEREMENNYH I PODSTAWLQEM W WYRAVENIE DLQ FUNKCII z = f(x y): pOLU^AEM FUNKCI@ ODNOJ PEREMENNOJ, I ZADA^A SWODITSQ K IZWESTNOJ ZADA^E OTYSKANIQ NAIBOLX- [EGO I NAIMENX[EGO ZNA^ENIJ FUNKCII ODNOJ PEREMENNOJ W ZAMKNUTOM PROMEVUTKE.

3) iZ WSEH POLU^ENNYH ZNA^ENIJ FUNKCII W HARAKTERNYH TO^KAH OTBIRAEM PUTEM PROSTOGO SRAWNENIQ DWA ZNA^ENIQ: ODNO NAIBOLX[EE, A DRUGOE NAIMENX[EE.

155

 

1. nAJTI NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII

z = 2x2 + 2xy ;

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ; 4y

 

W OBLASTI (D): f y = 2x

y = 4 x = 0 g:

1) nAHODIM KRITI^ESKIE TO^KI FUNKCII

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

@x@z = 4x + 2y = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

@z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

@y = 2x ; y ; 4 = 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rE[ENIE>

SISTEMY: x = 1

y =

;

2: iZ RISUNKA 4.7 WIDNO, ^TO KRITI-

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ESKAQ TO^KA M(1 ;2) NE PRINADLEVIT ZADANNOJ OBLASTI.

 

2) iSSLEDUEM FUNKCI@ NA GRANICE OBLASTI (ONA SOSTOIT IZ TREH

U^ASTKOW)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

02 y

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) nA LINII OA :

x = 0

 

 

 

 

2

IMEEM FUNKCI@ ODNOJ

PEREMENNOJ

 

z = 2x2 + 2xy ;

y

; 4y = ;

y

 

; 4y:

 

 

 

2

2

 

y2

i]EM NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII

z = ; 2 ; 4y W

INTERWALE 0

 

y

 

4:

z0

=

 

;

y

;

4 = 0

 

)

y

=

;

4

=

(D):

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

pO\TOMU NAHODIM ZNA^ENIQ FUNKCII NA KONCAH INTERWALA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

 

 

;24:

 

 

 

 

 

z(0) = 0 z(A) = z(y = 4) =

 

;

2 ; 4

4 =

 

 

 

 

 

b) nA LINII AB :

y = 4

 

 

0 x 2

 

IMEEM FUNKCI@ ODNOJ

PEREMENNOJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 2x2 + 2xy

 

y2

4y = 2x2

 

 

 

 

42

4 4 = 2x2 + 8x ; 24:

 

;

2 ;

+ 8x ;

 

2 ;

i]EM NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII z = 2x2 + 8x ; 24

W INTERWALE [0 2]:

 

z0

= 4x + 8 = 0

 

 

)

x =

;

2

=

(D):

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

nAHODIM ZNA^ENIQ FUNKCII NA KONCAH INTERWALA

 

 

 

z(A) = z(x = 0) = ;10 z(B) = z(x = 2) = 2

22 + 8

2 ; 24 = 0:

 

c) nA LINII OB :

y = 2x

 

0 x 2

 

IMEEM FUNKCI@ ODNOJ

PEREMENNOJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 2x2 + 2xy

 

y2

4y = 2x2

+ 4x2 ;

4x2

 

 

8x = 4x2

 

 

;

2 ;

2 ;

; 8x:

 

i]EM NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII z = 4x2 ;8x W

INTERWALE [0 2]:

 

z0 = 8x

;

8 = 0

)

 

x = 1

 

2

(D) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

8 =

;4: nA KONCAH

 

zNA^ENIE FUNKCII W \TOJ TO^KE

z(x = 1) = 4

 

INTERWALA ZNA^ENIQ FUNKCII UVE NAJDENY

 

z(O) = 0

z(B) = 0:

 

3) sRAWNIWAQ WSE POLU^ENNYE ZNA^ENIQ, OPREDELQEM

 

 

zNAIB: = z(O) = z(B) = 0

 

zNAIM: = z(A) = z(0 4) = ;24:

156

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. nAJTI NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII

z = x2 + xy ; 2 W OBLASTI (D) : f y = 4x2 ; 4 y = 0 g:

 

1) nAHODIM KRITI^ESKIE TO^KI FUNKCII

 

8

@x@z = 2x + y = 0

 

>

@z

 

<

@y = y = 0:

 

>

 

rIS. 4.8.

:

 

 

 

rE[ENIE SISTEMY: x = 0

y = 0: iZ RISUNKA 4.8 WIDNO, ^TO KRITI^ES-

KAQ TO^KA M1(0 0) NAHODITSQ NA GRANICE ZADANNOJ OBLASTI. zNA^ENIE

FUNKCII W \TOJ TO^KE z(0 0) = ;2:

 

 

 

 

2) iSSLEDUEM FUNKCI@ NA GRANICE OBLASTI (ONA SOSTOIT IZ DWUH

LINIJ).

 

 

 

 

y = 4x2 ;4 ;1 x

 

 

a) nA DUGE ABC PARABOLY

1 IMEEM FUNKCI@

ODNOJ PEREMENNOJ

z = x2 + x (4x2 ; 4) ; 2 = 4x3 + x2

; 4x ; 2:

i]EM NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII

 

z = 4x3 + x2

; 4x ; 2 W INTERWALE [;1 1]:

 

 

z0 = 12x2 + 2x

;

4 = 0

)

x1 =

;

2=3 x2 = 1=2

2

(D):

x

 

 

 

 

 

zNA^ENIQM x

SOOTWETSTWU@T ZNA^ENIQ y1 = ;20=9

I y2 = ;3:

tAKIM OBRAZOM, MY IMEEM E]E DWE KRITI^ESKIE TO^KI NA GRANICE OB-

LASTI M2(;2=3 ;20=9) M3(1=2 ;3):

nAHODIM ZNA^ENIQ FUNKCII W \TIH TO^KAH I NA KONCAH PROMEVUTKA

z(M2) = z(x = ;2=3) =

;2=27 z(M3) = z(x = 1=2) = ;13=4:

 

z(A) =

;1

 

z(C) = ;1:

 

 

 

 

 

 

 

b) nA OTREZKE AC

: y = 0 ;1 x 1 IMEEM z = x2 ;

2:

; 2 W

i]EM NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII z = x2

INTERWALE [

;

1 1]:

z0

= 2x = 0

)

x = 0

2

(D):

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

tO^KU

M1(0 0)

MY UVE RASSMATRIWALI

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

 

 

zNA^ENIQ FUNKCII NA KONCAH INTERWALA TAKVE UVE NAJDENY, PO\TOMU

3)

sRAWNIWAEM WSE POLU^ENNYE ZNA^ENIQ FUNKCII, OPREDELQEM

 

2

20

2

 

1

13

 

zNAIB: ;3

; 9

! = ;

 

 

zNAIM: 2

;3! = ; 4

:

27

157

4.4. sKALQRNOE POLE

4.4.1. pONQTIE SKALQRNOGO POLQ

gOWORQT, ^TO W NEKOTOROJ OBLASTI PLOSKOSTI XOY ZADANO SKALQRNOE POLE, ESLI W KAVDOJ TO^KE \TOJ OBLASTI OPREDELENA NEKOTORAQ FUNKCIQ DWUH NEZAWISIMYH PEREMENNYH

U = f(x y):

gOWORQT, ^TO W NEKOTOROJ OBLASTI 3-H MERNOGO PROSTRANSTWA ZADANO SKALQRNOE POLE, ESLI W KAVDOJ TO^KE \TOJ OBLASTI OPREDELENA NEKOTO- RAQ FUNKCIQ TREH NEZAWISIMYH PEREMENNYH

U = f(x y z):

fIZI^ESKIMI PRIMERAMI SKALQRNYH POLEJ MOGUT SLUVITX

{POLE TEMPERATUR NERAWNOMERNO NAGRETOGO TELA T = T (x y z)

{POLE ATMOSFERNOGO DAWLENIQ NA NEKOTOROM U^ASTKE ZEMNOJ POWERH- NOSTI P = P (x y)

{POLE RASPREDELENIQ WYSOTY POWERHNOSTI NAD UROWNEM MORQ

H= H(x y)

{POTENCIAL \LEKTRI^ESKOGO ILI MAGNITNOGO POLQ WOKRUG PROWODNI- KA S TOKOM ' = '(x y z):

wAVNEJ[IMI HARAKTERISTIKAMI SKALQRNYH POLEJ, ZNANIE KOTORYH

POZWOLQET NAGLQDNO PREDSTAWLQTX I ANALIZIROWATX IH, QWLQ@TSQ SLE- DU@]IE:

1.lINII I POWERHNOSTI UROWNQ.

2.pROIZWODNAQ POLQ W TO^KE W ZADANNOM NAPRAWLENII.

3.gRADIENT POLQ.

oSTANOWIMSQ PODROBNEE NA \TIH PONQTIQH.

4.4.2. lINII I POWERHNOSTI UROWNQ

lINIEJ UROWNQ SKALQRNOGO POLQ U = U(x y) NAZYWAETSQ LINIQ NA PLOSKOSTI, SOEDINQ@]AQ TO^KI RAWNYH ZNA^ENIJ FUNKCII, T.E. SEMEJ- STWO LINIJ UROWNQ NA PLOSKOSTI OPREDELQETSQ URAWNENIEM

U(x y) = const:

158

w SLU^AE PROSTRANSTWENNOGO POLQ GOWORQT O POWERHNOSTQH UROWNQ { POWERHNOSTQH, NA KOTORYH FUNKCIQ PRINIMAET ODINAKOWYE ZNA^ENIQ. uRAWNENIQ POWERHNOSTEJ UROWNQ: U(x y z) = const:

fIZI^ESKIE PRIMERY LINIJ I POWERHNOSTEJ UROWNQ:

{IZOTERMY, IZOBARY W METEOROLOGII,

{GORIZONTALI W KARTOGRAFII,

{\KWIPOTENCIALXNYE LINII I POWERHNOSTI W TEORII \LEKTROMAGNE- TIZMA.

zADA^A nAJTI I IZOBRAZITX LINII I POWERHNOSTI UROWNQ SKALQR- NYH POLEJ.

1: U = x2 ; y2:

sEMEJSTWO LINIJ UROWNQ OPREDELQETSQ URAWNENIEM

x2 ; y2 = C =)

x2 y2

C ; C = 1:

|TO SEMEJSTWO RAWNOBOKIH GIPERBOL S ASIMPTOTAMI y = x y = ;x: w ZAWISIMOSTI OT ZNAKA WZQTOJ KONSTANTY C DEJSTWITELXNOJ OSX@ GI- PERBOL MOVET BYTX I OSX OX I OSX OY: (rIS.a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rIS. c

 

rIS. a

 

 

rIS. b

 

 

 

x

 

 

 

2: U =

 

 

:

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

sEMEJSTWO LINIJ UROWNQ OPREDELQETSQ URAWNENIEM

 

x

 

x

 

 

= C =) x2

+ y2 =

 

:

 

x2 + y2

C

|TO SEMEJSTWO OKRUVNOSTEJ S CENTROM, SME]ENNYM PO OSI WLEWO ILI

WPRAWO W ZAWISIMOSTI OT ZNAKA C NA WELI^INU j1=2Cj

1

 

 

 

 

I RADIUSOM R =

 

:

(rIS.b)

(2C)2

159

z = C(x2 + y2):

z

3: U = x2 + y2 :

sEMEJSTWO POWERHNOSTEJ RAWNOGO UROWNQ OPREDELQETSQ URAWNENIEM z

x2 + y2 = C =)

|TO SEMEJSTWO PARABOLOIDOW, S WER[INAMI W NA^ALE KOORDINAT I SX@ SIMMETRII OZ: (rIS.c) w ZAWISIMOSTI OT ZNAKA C PARABOLOIDY MOGUT BYTX NAPRAWLENY WWERH ILI WNIZ.

4.4.3. pROIZWODNAQ PO NAPRAWLENI@

pUSTX W NEKOTOROJ OBLASTI 3-H MERNOGO PROSTRANSTWA, SODERVA]EJ TO^KU M0(x0 y0 z0) ZADANA DIFFERENCIRUEMAQ FUNKCIQ U = U(x y z): pROSLEDIM ZA EE IZMENENIEM PRI PEREME]ENII IZ TO^KI M0(x0 y0 z0) W ZADANNOM NAPRAWLENII, HARAKTERIZUEMOM EDINI^NYM WEKTOROM ~lo OB- RAZU@]IM S OSQMI KOORDINAT OX OY OZ UGLY SOOTWET- STWENNO.

o P R E D E L E N I E. pROIZWODNOJ SKALQRNOJ FUNKCII U(x y z)

 

 

~

 

M0(x0 y0 z0) NAZYWAETSQ KONE^NYJ PRE-

PO NAPRAWLENI@ l

W TO^KE

DEL OTNO[ENIQ PRIRA]ENIQ U FUNKCII PRI PEREME]ENII IZ TO^KI

M0(x0 y0

 

 

 

 

 

~

z0) W NAPRAWLENII WEKTORA l K WELI^INE \TOGO PEREME]ENIQ

PRI STREMLENII WELI^INY PEREME]ENIQ K NUL@

 

 

 

 

 

@U

= lim

U :

 

 

 

 

 

@l

!0

 

pROIZWODNAQ PO NAPRAWLENI@ WY^ISLQETSQ PO FORMULE

 

 

@U@l

= @U@x cos + @U@y cos + @U@z cos

 

@U

@U

@U

;

 

 

 

GDE

@x

@y

@z

^ASTNYE PROIZWODNYE FUNKCII U(x y z)

WY^ISLENNYE W TO^KE

M0

 

cos

cos cos ; NAPRAWLQ@]IE

160

 

 

 

 

 

 

 

cos + @U@y

KOSINUSY NAPRAWLENIQ ~l ILI ^TO TOVE { KOORDINATY EGO ORTA

 

 

 

~o

= fcos

cos

cos g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

y

z g TO EGO NAPRAWLQ@-

eSLI IZWESTNY KOORDINATY WEKTORA l = f x

]IE KOSINUSY NAHODQTSQ PO FORMULAM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

z

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos =

 

cos =

 

cos

=

 

 

 

= px

2

+ y

2

+ z

2

:

 

 

 

 

 

 

~

~

 

~

j

l

j

 

 

 

 

j l j

 

 

 

j l j

 

 

j l j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w ^ASTNOM SLU^AE PROIZWODNAQ PLOSKOGO SKALQRNOGO POLQ U(x

y) W TO^-

KE M0(x0 y0) PO NAPRAWLENI@, SOSTAWLQ@]EMU S OSQMI KOORDINAT OX I OY UGLY I SOOTWETSTWENNO, WYRAVAETSQ FORMULOJ

@U@l = @U@x cos :

tAK KAK NA PLOSKOSTI UGLY I SWQZANY SOOTNO[ENIEM= =2 ; TO MOVNO ZAPISATX

@U@l = @U@x cos + @U@y sin :

w FIZI^ESKOM SMYSLE PROIZWODNAQ SKALQRNOJ FUNKCII W DANNOJ TO^KE PO ZADANNOMU NAPRAWLENI@ ESTX SKOROSTX IZMENENIQ \TOJ FUNK- CII W DANNOJ TO^KE PO UKAZANNOMU NAPRAWLENI@.

dLQ WY^ISLENIQ PROIZWODNOJ SKALQRNOGO POLQ W DANNOJ TO^KE PO DANNOMU NAPRAWLENI@ NEOBHODIMO:

a)nAJTI ZNA^ENIQ WSEH ^ASTNYH PROIZWODNYH PERWOGO PORQDKA W DANNOJ TO^KE.

b)iZ USLOWIJ ZADA^I, ESLI NE ZADANO SRAZU, NAJTI EDINI^NYJ WEKTOR (ORT) ZADANNOGO NAPRAWLENIQ ~lo:

c)wY^ISLITX PROIZWODNU@ SOGLASNO PRIWEDENNYM WY[E FORMULAM.

rASSMOTRIM PRIMERY.

1. nAJTI PROIZWODNU@ SKALQRNOGO POLQ U = 3x2 ; 4xy W TO^KE M0(;1 4) W NAPRAWLENII, SOSTAWLQ@]EM S OSX@ OX UGOL = 2 =3.

a) nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE I IH ZNA^ENIQ W TO^KE M0

@U@x !M0 = 6x ; 4y jx=;1 y=4 = ;22

161

@U@y !M0 = ;4x jx=;1 y=4 = 4:

b) nAPRAWLENIE NA PLOSKOSTI ZADANO UGLOM : nAHODIM

cos = cos(2 =3) = ;1=2 sin = sin(2 =3) = p3=2:

c) pODSTAWLQEM WSE POLU^ENNYE ZNA^ENIQ W FORMULU DLQ PROIZWODNOJ PO NAPRAWLENI@ DLQ SLU^AQ PLOSKOGO POLQ

 

= @U

 

 

 

 

 

 

 

@U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;1

 

 

 

 

 

p

 

= 11 + 2p

 

 

 

 

@U

cos +

 

 

sin =

;

22

 

+ 4

3

 

 

 

 

3

 

14 4:

@l

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

nAJTI PROIZWODNU@ SKALQRNOGO POLQ

 

U = xpy

 

 

 

 

 

 

 

W TO^KE

2.

 

;z y + 4z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M0(1

1

;2)

 

 

W NAPRAWLENII OT TO^KI M0

K TO^KE M1(;1 ;1 2):

nAHODIM ^ASTNYE PROIZWODNYE I IH ZNA^ENIQ W TO^KE

M0

 

 

 

 

a)

@U@x !M0

= p

 

jM0 = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@U

 

= 0

 

x

 

 

z21

 

M0 =

 

1

 

 

 

4 =

 

 

3

5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@y !M0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2py ;

 

 

2 ;

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@U@z !M0

= (;2zy + 4) jM0

= 4 + 4 = 8:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) nAHODIM WEKTOR NAPRAWLENIQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;;;!M0M1 = f;1

; 1 ;1

; 1 2

;

(;2)g = f;2

;2 4g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nAHODIM EDINI^NYJ WEKTOR,

 

DELQ KAVDU@ KOORDINATU WEKTORA NA EGO

DLINU

;;;!M0M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~o

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

l

=

 

 

 

 

 

 

= f;p

 

 

 

 

;p

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

g = f;p

 

;p

 

 

p

 

g:

 

 

M M

24

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

6

 

6

 

 

 

 

 

 

j;;;!0 1j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tAKIM OBRAZOM,

 

NAPRAWLQ@]IE KOSINUSY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos = ;p

 

 

 

 

cos = ;p

 

 

 

 

cos =

p

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

6

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c) wY^ISLQEM PROIZWODNU@ PO NAPRAWLENI@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@U@l

= @U@x

 

cos + @U@y

cos + @U@z

 

cos =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

18 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1

;p

 

! ; 3 5 ;p

 

 

! + 8 p

 

=

 

p

 

7 55:

 

 

 

 

 

 

 

 

6

6

6

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

iTAK,

MY NA[LI, ^TO SKOROSTX IZMENENIQ SKALQRNOGO POLQ W DANNOJ

TO^KE W ZADANNOM NAPRAWLENII RAWNA 7 55:

162

Соседние файлы в папке 4_terehina-li-fik