Частные производные. Экстремумы функций
БЕЛОРУССКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Факультет
непрерывного и дистанционного обучения
Специальность:
искусственный интеллект
КОНТРОЛЬНАЯ
РАБОТА ПО ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКЕ
Минск 2013
Задача 1.
Дана функция . Показать
что
Решение:
Найдем частные производные и .
Получаем:
Задача 2.
Дана функция и две точки
А(х0 , y0) и В (х1,,y1).
Требуется:
) вычислить значение z1функции в
точке В;
) вычислить приближенное значение функции в
точке В исходя из значения z0 функции в
точке А, заменив приращение функции при переходе от точки А к точке В
дифференциалом;
) составить уравнение касательной
плоскости к поверхности в
точке
Решение:
1)
)
Найдем частные производные и .
) уравнение касательной
плоскости к поверхности в
точке
Уравнение касательной плоскости к
поверхности в точке имеет вид:
Найдем частные производные , и .
Искомое уравнение касательной плоскости имеет
вид
Так как в условии задачи координаты точки С не
заданы, следовательно уравнение касательной плоскости может быть найдено только
в общем виде.
Ответ:
1)
)
Задача 3.
Исследовать на экстремум функции двух
переменных.
Решение:
В соответствие с достаточным условием экстремума
функции двух переменных, найдем точки, удовлетворяющие условию:
Получили одну стационарную точку
(0;0)
найдем все вторые частные
производные от функции и составим дискриминант :
Так как дискриминант больше нуля и А>0,
то функция z имеет
минимум в точке (0;0)
Ответ: функция z
имеет минимум в точке (0;0).
Задача 4.
Дана функция , точка и вектор а.
Найти:
) grad z в точке ;
) производную в точке в
направлении вектора а.
Решение:
1) Согласно определению
2) Производную по направлению вектора в
точке А находим по формуле
Где , - направляющие косинусы:
Получаем:
Частные производные в точке А уже
найдены. Окончательно получаем:
Ответ:
1)
)
Задача 5.
Найти условный экстремум функции при
помощи функции Лагранжа.
Решение:
Составляем функцию Лагранжа:
Имеем:
Получаем:
Находим:
производный функция лагранж
и вычисляем второй дифференциал
функции Лагранжа
в этой точке условный минимум,
в этой точке условный максимум,
Ответ: ,