- •2.Раскрытие неопределённости по правилу Лопиталя.
- •3.Формула Тейлора.
- •4.Формула Маклорена.
- •Остаточный член
- •5.Монотонность и экстремумы функции.
- •6.Промежутки выпуклости.7.Точка перегиба.
- •8.Асимптоты графика функции.
- •9.Анализ свойств функции, и её построение.
- •10.Неопределённый интеграл.
- •11. Свойства неопределённого интеграла.
- •12.Методы интегрирования (метод разложения).
- •18.Дифференциальные биномы.
- •Выразимость в элементарных функциях
- •[Править]Связь с бета-функцией и гипергеометрической функцией
- •19.Интегрирование тригонометрических функций.
- •20.Определённый интеграл.
- •22. Формула Ньютона-Лейбница.
- •23.Формула замены переменной (интегрирование подстановкой).
- •24. Интегрирование по частям определённого интеграла.
- •25.Несобственные интегралы. Интеграл от неограниченной функции.
- •27. Интеграл с бесконечными пределами.
- •28.Приложения определенного интеграла.
- •Вычисление площади фигуры, ограниченной параметрически заданной кривой.
- •31.Площадь криволинейного сектора и сегмента.
- •33.Объем произвольного тела.
- •34.Объем тела вращения.
- •35.Площадь поверхности вращения
- •36. Механические приложения определённого интеграла (работа сил, статические моменты, центр тяжести).
- •38. Предел функции нескольких переменных. Непрерывность.
- •40. Полный дифференциал.
- •41.Производные сложных функций.
- •42. Производная по направлению. Градиент
- •43.Частные производные и дифференциалы высших порядков.
- •44. Дифференцирование неявных функции.
- •45.Замена переменных в дифференциальных выражениях
- •46. Формула Тейлора для функции нескольких переменных.
- •47. Экстремумы функции нескольких переменных.
- •48.Абсолютный экстремум
- •49. Условный экстремум. Метод множителей Лагранжа.
- •50. Геометрические приложения (Касательная прямая и нормальная плоскость к пространственной кривой, к поверхности заданной явно, к поверхности заданной неявно).
- •51. Двойные интегралы.
- •52.Свойства двойных интегралов.
- •53.Теорема о среднем значении. Сведение двойных интегралов к повторным.
- •54. Замена переменных в двойных интегралах.
- •55. Тройные интегралы.56.Сведение к повторным.57.Замена переменных
- •58. Интегрирование непрерывной функции по неограниченной области.
- •66. Формула Грина и её применение.
- •69. Формула Стокса. Формула Остроградского.
46. Формула Тейлора для функции нескольких переменных.
Пусть функция z=f(x,y) непрерывна вместе со своими частными производными до 3-его порядка включительно в некоторой окресности содержащей точку М(x0,y0,z0) Попытаемся представить эту фун-ию в виде многочлена второй степени по степеням x-x0, y-y0, этот многочлен имеет вид: f(x,y)=A0+B1(x-x0)+C1(y-y0)+(1/2!)( B2(x-x0)2+2C2(x-x0)(y-y0)+Д2(y-y0)2)+R2
Определим коэф А0, B1, C1, B2, C2, D2, коэф будем определять из условий, что функция и многочлен и их частные производные совпадают в точке (х0,у0). Найдем f(x0,y0)=А0
∂f/∂х=B1+(1/2)B2(x-x0) ∂f(x0,y0)/∂х=B1
∂f/∂у=C1+(1/2)2C2(x-x0) ∂f(x0,y0)/∂у=C1
продиференцировав еще раз мы получим, что
B2=∂2f(x0,y0)/∂x2 C2=∂2f(x0,y0)/∂x∂y D2=∂2f(x0,y0)/∂y2
Подставив найденные коэфициенты в формулу мы получим формулу Тейлора 2-ого порядка для функции z=f(x,y) в окрестности точки (x0,y0), она примет вид f(x,y)= f(x0,y0)+(∂f(x0,y0)/∂х)(x-x0)+
+(∂f(x0,y0)/∂у)(y-y0)+(1/2!)((∂2f(x0,y0)/∂x2)(x-x0)2+2(∂2f(x0,y0)/∂x∂y)(x-x0)(y-y0)+(∂2f(x0,y0)/∂y2)(y-y0)2)+R2.
47. Экстремумы функции нескольких переменных.
Пусть функция z=f(x,y) определена в некоторой области D, точка N0(x0;y0) D. Точка N0(x0;y0) называется точкой максимума функции z=f(x,y), если существует δ - окрестность точки N0(x0;y0), что для каждой точки (x,y), отличной от N0(x0;y0), из этой окрестности выполняется неравенство f(x,y)0;y0). Аналогично определяется точка минимума функции, т.е. если выполняется неравенство f(x,y)>f(x0;y0), то N0(x0;y0) - точка минимума.
Значение функции в точке максимума (минимума) называется максимумом (минимумом) функции. Максимум и минимум функции называют ее экстремумом.
Теорема 1 (необходимые условия экстремума). Если в точке N0(x0;y0) дифференцируемая функция z=f(x,y) имеет экстремум, то ее частные производные в этой точке равны нулю: f'x(x0;y0)=0, f'y=(x0;y0)=0.
Точка в которой частные производные первого порядка функции z=f(x,y) равны нулю, т.е. f'x=0, f'y=0, называется стационарной точкой функции z (или точкой возможного экстремума). Стационарные точки и точки, в которых хотя бы одна частная производная не существует называется критическими точками. В критических точках функция может иметь экстремума, а может не иметь. Равенство нулю частных производных является необходимым, но недостаточным условием существования экстремума. Для нахождения экстремумов функции в данной области необходимо критическую точку функции подвергнуть дополнительному исследованию.
Теорема 2 (достаточные условия экстремума). Пусть в стационарной точке N0(x0;y0) и некоторой ее окрестности функция f(x,y) имеет непрерывные частные производные до второго порядка включительно. Вычислим в точке N0(x0;y0) значения A=f'x'x(x0;y0), B=f'x'y(x0;y0), C=f'y'y(x0;y0)Обозначим . Тогда:
1. Если Δ>0, то функция f(x,y) в точке N0(x0;y0) имеет экстремум: максимум, если A<0: минимум, если A>0. 2. Если Δ<0, то функция f(x,y) в точке N0(x0;y0) экстремума не имеет. 3. В случае Δ=0 экстремум в точке N0(x0;y0) может быть, может не быть. Необходимо дополнительные исследования.
Пример 1. Найти экстремум функции z=3x2y-x3-y4
Имеем z'x=6xy-3x2, z'y=3x2-4y3. Точки, в которых частные производные не существуют, отсутствуют. Найдем стационарные точки, решая систему уравнений:
отсюда получаем точки M1(6;3) и M2(0;0). Находим частные производные второго порядка данной функции: z'x'x=6y-6x, z'x'y=6x, z'y'y=-12y2
В точке M1(6;3) имеем: A=-18, B=36, C=-108 отсюда AC-B2=-18•(-108)•-362=648, т.е. Δ>0
Так как A<0, то в точке M1(6;3) функция имеет локальный максимум: zmax=z(6;3)-3•36•3-63-34=27.
В точке M2(0;0): A=0, B=0, C=0 и значит, Δ=0. Проведем дополнительное исследование. Значение функции z в точке M2 равно нулю: z(0;0)=0. Можно заметить, что z=-y4<0 при x=0, y≠0: z=-x3>0 при x≠0, y=0. Значит, в окрестности точки M2(0;0) функция z принимает как отрицательные, так и положительные значения. Следовательно, в точке M2 функция экстремума не имеет.