1. найти частные производные первого и второго порядков от данной функции f(x,y). 2. исследовать на экстремум функцию двух переменных. f(x,y)=ye-x+y, z=x3+8y3-6xy

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Частные производные функции f(x,y)=yex+yf of open paren x comma y close paren equals y e raised to the negative x plus y power: fx=yex+yf sub x prime equals negative y e raised to the negative x plus y power, fy=(1+y)ex+yf sub y prime equals open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power, fxx=yex+yf sub x x end-sub double prime equals y e raised to the negative x plus y power, fxy=(1+y)ex+yf sub x y end-sub double prime equals negative open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power, fyy=(2+y)ex+yf sub y y end-sub double prime equals open paren 2 plus y close paren e raised to the negative x plus y power. Функция z=x3+8y36xyz equals x cubed plus 8 y cubed minus 6 x y имеет минимум в точке (1;0,5)open paren 1 ; 0 comma 5 close paren, равный -1. ️ Шаг 1: Нахождение частных производных первого порядка для f(x,y)f of open paren x comma y close paren Для функции f(x,y)=yex+yf of open paren x comma y close paren equals y e raised to the negative x plus y power вычислим производные по каждой переменной, считая другую константой: fx=x(yex+y)=yex+y(-1)=yex+yf sub x prime equals the fraction with numerator partial and denominator partial x end-fraction open paren y e raised to the negative x plus y power close paren equals y center dot e raised to the negative x plus y power center dot open paren negative 1 close paren equals negative y e raised to the negative x plus y power fy=y(yex+y)=1ex+y+yex+y1=(1+y)ex+yf sub y prime equals the fraction with numerator partial and denominator partial y end-fraction open paren y e raised to the negative x plus y power close paren equals 1 center dot e raised to the negative x plus y power plus y center dot e raised to the negative x plus y power center dot 1 equals open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power ️ Шаг 2: Нахождение частных производных второго порядка для f(x,y)f of open paren x comma y close paren Дифференцируем полученные результаты повторно: fxx=x(yex+y)=yex+y(-1)=yex+yf sub x x end-sub double prime equals the fraction with numerator partial and denominator partial x end-fraction open paren negative y e raised to the negative x plus y power close paren equals negative y center dot e raised to the negative x plus y power center dot open paren negative 1 close paren equals y e raised to the negative x plus y power fxy=y(yex+y)=(1ex+y+yex+y)=(1+y)ex+yf sub x y end-sub double prime equals the fraction with numerator partial and denominator partial y end-fraction open paren negative y e raised to the negative x plus y power close paren equals negative open paren 1 center dot e raised to the negative x plus y power plus y center dot e raised to the negative x plus y power close paren equals negative open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power fyy=y((1+y)ex+y)=1ex+y+(1+y)ex+y=(2+y)ex+yf sub y y end-sub double prime equals the fraction with numerator partial and denominator partial y end-fraction open paren open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power close paren equals 1 center dot e raised to the negative x plus y power plus open paren 1 plus y close paren center dot e raised to the negative x plus y power equals open paren 2 plus y close paren e raised to the negative x plus y power ️ Шаг 3: Исследование на экстремум функции z=x3+8y36xyz equals x cubed plus 8 y cubed minus 6 x y Найдем стационарные точки, приравняв первые производные к нулю: zx=3x26y=0y=x22z sub x prime equals 3 x squared minus 6 y equals 0 implies y equals the fraction with numerator x squared and denominator 2 end-fraction zy=24y26x=04y2x=0z sub y prime equals 24 y squared minus 6 x equals 0 implies 4 y squared minus x equals 0 Подставим yy: 4(x22)2x=x4x=x(x31)=04 open paren the fraction with numerator x squared and denominator 2 end-fraction close paren squared minus x equals x to the fourth power minus x equals x open paren x cubed minus 1 close paren equals 0 . Получаем две точки: M1(0,0)cap M sub 1 open paren 0 comma 0 close paren и M2(1,0,5)cap M sub 2 open paren 1 comma 0 comma 5 close paren. ️ Шаг 4: Проверка достаточных условий экстремума Найдем вторые производные: A=zxx=6xcap A equals z sub x x end-sub double prime equals 6 x, B=zxy=-6cap B equals z sub x y end-sub double prime equals negative 6, C=zyy=48ycap C equals z sub y y end-sub double prime equals 48 y. Вычислим определитель Δ=ACB2=288xy36cap delta equals cap A cap C minus cap B squared equals 288 x y minus 36.

  1. Для точки M1(0,0)cap M sub 1 open paren 0 comma 0 close paren: Δ=036=-36<0cap delta equals 0 minus 36 equals negative 36 is less than 0. Экстремума нет (седловая точка). Для точки M2(1,0,5)cap M sub 2 open paren 1 comma 0 comma 5 close paren: Δ=28810,536=14436=108>0cap delta equals 288 center dot 1 center dot 0 comma 5 minus 36 equals 144 minus 36 equals 108 is greater than 0. Экстремум есть.
    Так как A=61=6>0cap A equals 6 center dot 1 equals 6 is greater than 0, то в точке M2cap M sub 2 наблюдается локальный минимум.
    Значение функции: z(1,0,5)=13+8(0,5)36(1)(0,5)=1+13=-1z open paren 1 comma 0 comma 5 close paren equals 1 cubed plus 8 open paren 0 comma 5 close paren cubed minus 6 open paren 1 close paren open paren 0 comma 5 close paren equals 1 plus 1 minus 3 equals negative 1.

Ответ: Производные f(x,y)f of open paren x comma y close paren: fx=yex+yf sub x prime equals negative y e raised to the negative x plus y power, fy=(1+y)ex+yf sub y prime equals open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power, fxx=yex+yf sub x x end-sub double prime equals y e raised to the negative x plus y power, fxy=(1+y)ex+yf sub x y end-sub double prime equals negative open paren 1 plus y close paren e raised to the negative x plus y power, fyy=(2+y)ex+yf sub y y end-sub double prime equals open paren 2 plus y close paren e raised to the negative x plus y power. Функция zz имеет локальный минимум в точке (1; 0,5), при этом zmin=-1z sub m i n end-sub equals negative 1. Требуется ли вам построение графиков данных функций или проверка на экстремум при наличии дополнительных ограничений?

Форма ответа

Ваш аватар