- •18. Функции многих переменных
- •18.1. Основные понятия теории функций
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.2. Частные производные и дифференциал
- •18.3. Дифференцирование сложных функций
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.4. Дифференцирование неявных функций
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.5. Касательная плоскость и нормаль к поверхности
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.6. Частные производные и дифференциалы
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.7. Производная по направлению. Градиент
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •18.8. Экстремумы функций двух переменных
- •I уровень
- •II уровень
- •III уровень
- •Содержание
I уровень
1.1.Найдите
функции, при![]()
1)
где![]()
2)
где![]()
1.2.Найдите
функции
где![]()
![]()
1.3.Найдите
частные производные
и![]()
1)
где![]()
2)
где![]()
3)
где![]()
1.4.Найдите
производную
функции:
1)
где![]()
![]()
2)
где![]()
II уровень
2.1.Найдите
двумя способами
и
функции:
1)
где![]()
![]()
2)
где![]()
![]()
3)
где![]()
![]()
2.2.Найдите
функцииuв точке![]()
1)
где![]()
![]()
![]()
2)
где![]()
![]()
![]()
3)
где![]()
![]()
![]()
2.3.
Найдите частные производные
![]()
и
функции:
1)
где![]()
![]()
![]()
2)
где![]()
![]()
![]()
2.4.Покажите,
что функция
удовлетворяет уравнению
![]()
III уровень
3.1.Найдите
частные производные![]()
и
функции в точке![]()
1)
где![]()
![]()
N0(1; 1; 1);
2)
где![]()
![]()
![]()
![]()
3.2.Вычислите определитель:
1)
если![]()
![]()
2)
если![]()
3)
если![]()
![]()
![]()
3.3.Проверьте равенства:
1)
если![]()
2)
если![]()
3)
если
18.4. Дифференцирование неявных функций
Допустим, что
функция
задана неявно уравнением
(18.12)
и требуется найти
![]()
1-й способ. Если
практически возможно, из (18.12) выражают
явно
через
и дифференцируют.
2-й способ.Дифференцируют уравнение (18.12), считая
и выражают затем![]()
3-й способ.Используют формулу
(18.13)
если
![]()
Способы 1–2 были рассмотрены в теории дифференцирования функции одной переменной и не всегда являются рациональными.
Производные неявной
функции
порядка выше первого находят
последовательным дифференцированием
формулы (18.13), учитывая, чтоy– функция отx.
Для нахождения
частных производных функции
заданной неявно уравнением
(18.14)
используют формулы
(18.15)
при условии, что
эти производные существуют и
![]()
Пример
1. Для функции
заданной неявно уравнением
найти
всеми возможными способами.
Решение. Используем 1-й способ. Выражаем y через x и дифференцируем по x:
![]()
![]()
Таким
образом,
![]()
Используем
2-й способ.
Продифференцируем по x
заданное уравнение, считая
![]()
![]()
Отсюда
выражаем
![]()
или
![]()
Используем 3-й способ. Применим формулу (18.13):
![]()
![]()
![]()
По формуле (18.13) получаем:
или
![]()
Вывод: способы 2 и 3 оказались наиболее рациональными.
Пример
2. Найти
функции
заданной неявно уравнением![]()
Решение. Используем 3-й способ.
![]()
![]()
![]()
По формуле (18.13) получаем:

Таким образом,
![]()
Пример
3. Найти
в точке
функции
заданной неявно уравнением![]()
Решение.
Вычислим
по формуле (18.13):
![]()
![]()
![]()
![]()
Пусть
Вычислим
подставив
в исходное уравнение:
![]()
![]()
Тогда
![]()
Пример
4. Найти
![]()
![]()
![]()
функции
заданной неявно уравнением
если![]()
Решение. Воспользуемся формулой (18.15) для функции
![]()
Вычисляем:
![]()
![]()
![]()
Тогда по формуле (18.15) имеем:
![]()
![]()
Для
заданной точки
найдем соответствующее значение
Для этого подставим![]()
в уравнение, которое задает неявно
функциюz:
Получаем
Подставив значения![]()
![]()
в выражения
и
получим![]()
![]()
Задания
I уровень
1.1.Найдите
функции:
1)
2)![]()
3)
4)![]()
5)
6)![]()
7)
8)![]()
1.2.Найдите![]()
функцииz, заданной
неявно уравнением:
1)
2)![]()
3)
4)![]()
II уровень
2.1.Найдите
функции, если:
1)
2)![]()
3)
4)![]()
2.2.Дано уравнение
Найдите
двумя способами.
2.3.Дано
уравнение
Найдите
если![]()
2.4.Найдите
частные производные
и
функции:
1)
![]()
![]()
2)
![]()
![]()
3)
![]()
![]()
2.5.Найдите частные производные функции:
1)
2)![]()
3)
4)![]()
III уровень
3.1.Найдите
производные функций![]()
в точке
если функции заданы системой уравнений
и удовлетворяют условиям![]()
![]()
3.2.Найдите
производные![]()
неявных функций![]()
удовлетворяющих условиям![]()
и заданных системой уравнений:
1)
2)
3.3.Докажите,
что неявная функция
определяемая уравнением
удовлетворяет уравнению![]()
3.4.Докажите,
что неявная функция
определяемая уравнением
является решением уравнения![]()
3.5.Докажите,
что неявная функция
заданная уравнением
удовлетворяет уравнению
![]()
3.6.Найдите
дифференциал функции
заданной уравнением
в точке
и удовлетворяющей условию![]()
3.7.Найдите
дифференциалы функций
и
заданных системой уравнений
