Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Наибольшее и наименьшее значения функции нескольких переменных в ограниченной области ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6
[6], гл.4; [7], гл.4, §§1, 2; [3], т.1, гл.8, §17; [8], гл.8, §4; [9], гл.6, §§13, 14 Если функция нескольких переменных определена и непрерывна в замкнутой ограниченной области, то она может принимать наибольшее и наименьшее значения либо внутри области в точках экстремума, либо на границе области. Решение задач на нахождение наибольшего и наименьшего значений функции двух переменных z(x, y) в замкнутой ограниченной области D рекомендуется проводить по следующему плану: -найти точки внутри области, в которых выполняются необходимые условия экстремума z'x = 0 и z'y = 0, вычислить значения функции в этих точках; -найти наибольшее и наименьшее значения функции на границе области (обычно этот этап решения сводится к поиску наибольших и наименьших значений функции одной переменной на отрезках); -сравнить полученные значения функции, выбрать из них наибольшее и наименьшее. Пример 62.Найти наибольшее и наименьшее значения функции z = 2x + у -6у + \ в замкнутой ограниченной области D, заданной неравенствами у< 4-х2; у> 0. Решение: Исследуемая область D изображена на рис.21. 1. На первом этапе найдем стационарные точки функции z внутри области D и значения функции в этих точках. Для этого частные производные z'x = 4х и z'y = 2у - 6 приравняем нулю и решим Г 4х = 0 \2у -6 = 0 система имеет единственное решение х = 0, у = 3. Стационарная точка М, (0, 3) расположена внутри области и z(M, ) = -8. 2. Исследуем функцию на границе области: а) В гочках параболы у(х) - 4 - х, (-2 < х < 2) функция z после этом у = (4-х I =4. Значит, заданная функция имеет на участке параболы единственную стационарную точку М2(0, 4). Вычислим z(M2) = -7. б) На отрезке прямой у = 0, (-2 < х < 2) функция z принимает вид: z = 2x2 + l. Найдем ее стационарные точки: zx = 4х = 0 => х = 0; х е (-2, 2). При этом у = 0. Значит, заданная функция имеет па отрезке прямой единственную стационарную точку Л/3(0, 0). Вычислим z(M3) = 1. в) Вычислим значения функции z в точках А{-2, 0) и С(2, 0): г(Л) = 9, 3. Сравнивая найденные значения функции z(x, y) : z(M, ) = -8; z(M2) = -7; z(M3) = l; z(^) = 9; z(C) = 9, делаем вывод, что данная функция достигает в заданной области наименьшего значения в точке Mh а наибольшего в точках Атл С : z(0, 3) = -8; z(-2, 0) = z(2, 0) - 9. 4.5. Задания на контрольные работыNN 1-4 В контрольных работах студент должен решить задачи, выбрав их номера из таблицы по двум последним цифрам своего шифра и первой букве фамилии. Например, студент Захаров, шифр 17-0025, выполняет в контрольной работе М задачи 5, 12, 25, 35, 45; в контрольной N2 - 55, 62, 75, 85, 92; в контрольной 7V3 - 102, 115, 125, 135, 142; в контрольной Л" 4 - 152, 165, 175, 182, 195.
Задание на контрольную работу № 1
В задачах 1-5 решить систему линейных уравнений по формулам Крамера. х + z = 3
2A2x + 3y-z = 4, x-5y+z=0 2х + у + z = 3
4.ix + z = 0 x + 4> > + 2z = 2
й задачах 6-10 решить систему линейных уравнений с помощью обратной матрицы. %x-ly-z = -5
1X 2х - Ъу + 4z = ■ .y-2z = 4 x + 3y = -\ 9.< 2y + z = -2 , 3x + _y + z = 5 Задачи 11-20 решить средствами векторной алгебры. 11. Найти площадь треугольника с вершинами в точках 12. Найти объем треугольной пирамиды с вершинами в точках 13. Найти единичный вектор с, перпендикулярный к векторам а(2, 3, 1) и 6(1, 2, 2). 14. При каком значение Я векторы т(2, Л, -1), й(1, 1, 2), #(1, -2, 1) будут компланарными? 15. Найти проекцию вектора т(3, 1, -1) на направление вектора с, 16. Найти острый угол между диагоналями параллелограмма, 17. В треугольнике с вершинами в точке Д1, 3, -1), 5(1, 1, 0) и С(2, 0, 1) проведена медиана AM. Найти вектор т, параллельный медиане, длина которого равна л/35. 18. Найти угол между векторами а и Ь, если а = т-п, Ь=2т, где \m\-2, \n\-\ и угол между векторами тип равен 60°. 19. Векторы а(1, -2, 2), 6(1, -1, 1), с(т, п, 1)- компланарны. Найти «т» и «п» вектора с, если а перпендикулярен с. 20. Найти площадь параллелограмма, построенного на векторах а = т-п 45". Задачи 21-30 решить методами аналитической геометрии. 21. Найти уравнение плоскости, проходящей через точки Л(-1; 2; -3) и 5(1; 4; -5) перпендикулярно плоскости Зх + 5у - 6z +1 = 0. 22. Найти точку пересечения с осью Oz плоскости, проходящей через три точки Л(-1; 2; -3), Я(1; 4; -5) и С(2; -1; 1). 23. Найти уравнение плоскости, проходящей через точку Л(2; 1; 3) перпендикулярно плоскостям 2x-3_v + z-5 = 0 и x + 4_y-2z + 3 = 0. 24. Найти уравнение плоскости, проходящей через начало координат и точку Л(-2; 11; -5) параллельно прямой, проходящей через точки Б(3; 5; 3) и С(0; 6; 4). 25. Найти уравнение плоскости, проходящей через прямую __ = > _ = _ паршпшльно прямой |2х „ ^ + 3z + 2 = 0. 26. Найти канонические уравнения прямой, проходящей через точку х-2 у-1 z-\ плоскосчъю 4х - у + 5z + 7 = 0. 27. Найти проекцию начала координат на плоскость, проходящую через точки Л(1; 1; 3), Я(2; -2; 1) и С(6; 2; 1). 28. Найти параметрические уравнения прямой, проходящей через точку Д4; -3; 1) параллельно прямой < х-\ у+7 z-9 29.1 [айти проекцию точки Д3; 5; 3) на прямую -— = —— - —~■ 30. Дай треугольник с вершинами Л(3; 4; -2), В(1; 2; -3), С(-1; 5; 1). Написать уравнение плоскости, проходящей через сторону АВ перпендикулярно плоскости заданного треугольника. В задачах 31-40 найти координаты точек пересечения кривых. Указать вид кривых. Сделать чертеж. 31. {x-\f=y и 4-у = (х-3)2, 32. х2-у2 =9 и у = х + 3, 33. х2 +у2 =25 и х-у = \, 34. у2 = 4х и у + 4 = 2х, 35. х2+(у-3)2=\6 и 4у = х2-4,
36. у2-х = 2 37. (х-2)2+/=4 и (x-4)2+(j; + 2)2=4, 38. 0-1)2=х + 4 и х +.у = 3,
и (х-2)2+.у = 4, и _у = 2х +1. В задачах 41-50 сделать схематический рисунок тела, заданного системой неравенств. Указать вид поверхностей, ограничивающих это тело. Определить, по каким линиям и в каких плоскостях пересекаются эти поверхности.
|x" +y2+(z-2)2< 4
lx2+/> 4(3-z)
[x2+/-z2> -l \х2+у2< >
fx2+/< 8z [x2+y2+z2< 20
fx2+y2+z2< 25 \x2+y2< 9 Задание на контрольную работу № 2 В задачах 51-60 найти пределы функций, используя эквивалентные бесконечно малые величины и тождественные преобразования.
51. a) lim *-> o#(4x)ln(l-2x)' 52. a) iim^(14*)arcsin2< 7x) lx
(3' -l)sin5x х-'-** arctg(x2 ln3)' sin3 x(l-cos8x)
i-Vf r. ,. 4x2+4x-80
.2 6) lim •=■ > 10-5x3 + 6x ' лч г 25-x2 *^5 Vx +11 - 4 6) lim (Vx + 3-Vx-2),
fg(3x)(Vl + 10x-l) 55. a) lim- i------. Lt
arcsin' x
sin Vx • arctgyjx *^o ln(l + 2x2) arcsin(x3ln4) 57. a) lim., *■ -> < > (4x-l)tg2x (Vl-6x-l)sin(4x) 58. a) lim^-------- ——I. *-> ° ln2(l + 2x)
arcsin 59. a) lim *° ctgvx • 11 - cos vx I ln(l-x2)(e4*-l) 60. a) lim
3x2+6x-9 *^46x + 4x2-20' ..... 5 + 8x4+6x2 *— x2-l + 2x4 6) lim »iU-l x-1
2-VxTT .... V4x4+1 j^00 2-х ЛЛ.. 3x2-75 *^-5x2 + 7x + 10 fcosx, x< 0 flnx, x< \ 63. /(*) = ', 64. /(x) = [2x-5, x> 0 [1-х, x> l |x-3| J- 65. /(*) = J--- -1, 66. /(*) = 4*+2, x-3 f-3x, x< 0 fx + l, x< 0 67- /00= ' n' 68- ^xHo* n • [sinx, x> 0 [2, x> 0 1 J- 69. /(x) =--------------- 70. /(x) = e4-*. (x-3)2 /i задачах 71-80 найти первую производную функции 71..у = 4х arcsin(4x) + л/l -16х2 +10, 72. у = 2arccfg(x3)+ х 73. у = \j\~~x -\Jx arccosVx +15, sinJ(3x) *, „. „ 74. > > = 5; ; -fg5(3x)-7, cos (3x) 75. j/ = e; carcsin(e)r) + > /r^e57 + ll, 76. _y = ln(5x + 5) - 2\Jxarctg\jx - 25, 77. y = ^-—-~21n(3*+l)-12, 3*+l 78. у = xarccos2 x- 2 VI -x2 arccosx + 5, 2x 79. 7= VI -4x2 80. у = (1 + x2 )arclg2x - 2xarctgx + ln(l + x2), В задачах 81-85 найти координаты точки пересечения с осью Ох касательной, проведенной к графику функции у = /(х) в заданной точке. Сделать чертеж. 81. у = ]п(ех), Д1, 1), 82. y = lg\x + ^\ Д0, 1), V
( яЛ83. у = -Ъх- -«-12, /1(1, 9), 84. j-cos х + -, ДО, —), 85. ^ = л/ю0-х2, Л(8, 6). В задачах 86-90 найти координаты точки пересечения с осью Оу касательной, проведенной к графику функции у = f(x) в заданной точке. Сделать чертеж.
86. у = е\ А\\, -е 87. ^ = sin(3x), А\-, Ъ\,
параметрически 91. 93. х = - cos t \x = arctg(2t) !; к = 1п(1 + 4/2)' dx 92. 94. dx1 x = arcsin yj\-t
-ft x = ctg(2') 1 = [^sin^')
\x = arccos(3/)
= JTtf '
r< x = ln(sin? ) [y = cos21 99. < ^ cos?, .У = & 2' 96. 98. 100. x — arcctgt t1 . x = arcsin V?
= V^ I x = arctg(e') t.y = ln(l + e2')' Задание на контрольную работу № 3 В задачах 101-110 найти пределы, пользуясь правилом Лопиталя. 5-е1 101. lira *--> «> х + 2х-6 103. lim*2" 1-21" *, *-> > ех - х ■ е (л 1 Л 105. lim - > \х tgx 107. lim *-> > ^ х -1 ех - е 109. Пт(л--2х)' , Л„,. 2х-1п(1 + 2х) 102. lim---- \ '- *-* 5х2 104. Hmln(l-xWg; rx 106. lim(l-cosx)-c/g3x, 108. lim(cosx)*2, х-> 0 1 ПО. lim(rfgx)inx. jc—> 0 В задачах 111-120 исследовать функцию, построить ее график.
2х 3-2х' 113 ^^хТГ^, 114. у =
х-2 116. у = е2,
118. j/ = (x + 2)ln(jc + 2), 119. у- (х-\У В задачах 121-130 найти неопределенные интегралы. Результат проверить дифференцированием.
, _, rvsinx +3ctgx , , __, 4sinx-Vcosx2 cos x r2Vcosx + 5 ax, 124. J------------------------- dx, clgx -fgx -dx,
125. f sirrx , 27. f^^A, cos2x 128. j3sin(21nx)-< /^ fVarcsinx-5+4x, 5x + sin3xVx~+1, VI-x Vx-+1 /i задачах 131-140 найти неопределенные интегралы, используя для вычислений формулу интегрирования по частям. 131. j(x + 3)sin2xdx, 132. Jarccos2xctc, 135. \xarcctgxdx, 136. j(x - 3)e~3xdx, 137. J—%—A, 138. j(x + l)ln(x + l)flx cos" 2x 139. J^lnxax, 140. jxV'dx В задачах 141-150 вычислить определенные интегралы, используя подстановки, указанные в скобках:
81 О S/Z In 2, , , ч
142. \jex-\dx Vex-1=?
(x + 2 = r4), 144. |х2л/8-х2йх (x = 2V2sin/),
(3-x = f2), 146. J о cos2 x + 3sin2 x 148. J " f rfx
' X ^
rfx (cosx = /), 150. }---- ; ---- (t = tgx). Задание на контрольную работу № 4 В задачах 151-156 вычислить несобственный интеграл или доказать его расходимость. л 1Г., +< ? xdx , ,.„ " г dx \ , 51-/? гт- |5\Ьт^ 1Я-.'«**■ .54./-^., .55.1^f-. 156." ^* о, 5 VI -х2 \х -Зх + 2, х 5 задачах 157-160 доказать, используя признак сравнения, сходится или расходится несобственный интеграл. 157. J-^, 158.+f О л/хб+1 т X +оо 159. 'Г-^Ц< 4с, 160. [ .(*-< 03 з^х7^ 161. Найти площадь плоской фигуры, ограниченной линиями у = -х и 162. Найти площадь плоской фигуры, ограниченной линиями 163. Вычислить площадь, заключенную внутри лемнискаты Бернулли р - a cos 2#>, а = 2. Построить эту кривую. 164. Определить длину дуги кривой: х = In cos у, 0< у< —. Сделать рисунок. 165. Вычислить длину дуги астроиды x = cos3/, _y = sin3?. Сделать fx = acos/, 166. Вычислить площадь эллипса < Сделать рисунок. [y-bs'mt. 167. Вычислить объем тела, образованный вращением вокруг оси Ох синусоиды у = sin х, 0 < х < 2л. 168. Вычислить площадь поверхности шарового пояса, получаемого при вращении вокруг оси Ох дуги окружности х2 + у2 - 4, х = 1, х = -1, у > 0. Сделать рисунок. 169. Вычислить обьсм тела, образованный вращением вокруг оси Оу . /г „ кривой у = arctgx, v < у < —. Сделать рисунок. 170. Найти длину дуги кривой; /= Vx3, от начала координат до точки В заданиях 171-174 для функции z(x, y) убедиться, что -^2 -л2 С Z О Z дхду дудх 171. z = ln(x2+/), 173. z = tg(x2+y2), 172. z = cos(xy), 174. г = е*2у. Я2 В задачах 175-177 найти значение в точке А. дхду 175. и = arctg(x2 + у), Л(1, 0), 176. и = у2еху, А{\, \), 177. w = ln(xy + z2), A(l, \, l). г)2 В задачах 178-180 найти значение в точке А. dydz 178. u = z\n(y2+z2), A(l, \, 2), 179. и = zctg(x3y), A 180. u = sin(xy + z2), A 1, 0, J—. В заданиях 181-185 найти в точке А полный дифференциал функции у{х), заданной неявно. 181. \nxy = ycos2x, л(-, -1 182. exI-yl =cos(x-y), A(l, \), 183. tg- У --у \л , А(п, \), 184. arC? g(x2+y) = ^(x2+^)2, ^(l, 0), 185. 2у = \ + ух, Л(0, 1). В заданиях 186-190 найти в точке А полный дифференциал функции z(x, y), заданной неявно. X 186. z2 =уеу, А(2, \, е), 187. cosxy = ytgz, А\0, \, л 188. sinxz = \x\xy, Л(1, 1, я" ), 189. ху~г- (л\2 U : ctgxy - z, А Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки. '4'4 п 190. yz = zsinxy, A\ —, 1, 1 В заданиях 191-200 найти наибольшее и наименьшее значения функции z(x, y) в указанной замкнутой области D. Сделать рисунок. D: у2< 1-х2, у> 0, 191. z = x2 -у2,
192. z = sinjy+ sin(x +> > )> D : 193. z = x2+xy-2, D: 194. z = x3+y*-3xy, D: 195. z = x2-2y2+4xy-6x-\, D: 196. z = cosy + cos(x + > 0, 197. z = 4x2 +2y2 -x + 5,
0< x< *, 2 0< > ^< \y> 4x2-4, [y*o. ' [ 0 < x < 2, l-l< ^< 2.' jx> 0, y> 0, \x + y< 3. ' 0< x< ^, 2 2 ^> x2-l, U< 2. 198. z = x2+2y2-y, 199. z = x2 +2y2+6x + 5, 200. z = x2 +2y2+x, D: D: D: -1< х< 1, 0< y< 2.' fx> /-4, \x< \. ' 0 < x < 2, -2< y< 0.' 4.6. Текущий контроль Тестовые задания
1. Вычислите определитель а)-1; 6)11;
*в)1; г)-11. 2. Алгебраическое дополнение А23 элемента а23 матрицы А равно а) 2; 6)1; в)-3; * г)-2. 5x + 4y-z = 2,
х-y + 2z = -1, ? 3x + 2_y + z = 3. а) система имеет единственное решение, б) система несовместна, в) система имеет бесконечное множество решений. 2х - у + mz = 5,
2х + 3y + 2z = -l, несовместна?
2 -1 1 0
2 -3| 3 -2 6. Бхли Я-3/f, где Л - матрица третьего порядка, то ее определитель D(B): a) D(B) = D(A); 6) D(B) = 3D(D); в) D(B) = 9D(A); r) D(B) = 27D{A). 7. Вычислите длину вектора а -b + Ъс, если b =i +2j, с = i + j -к. 1)6 2)25 3)3 *4)5V2 8. Укажите, какому из предложенных векторов коллинеарен вектор а = i - 2/ + Ък: l)2i-3] + k 2)-2l + 4]-6k 3)i-2j 4)-l-j+-k 9. Записать уравнение сферы х2+/+г2=4в сферической системе координат. 1)г=4 2) г = -4 3)r = 4cos<? 4) г = 2 10. Записать уравнение конуса х2 + у2 = (z-2)2 в цилиндрической \)z = r + 2 2)z = r-2 3)z = 2r + 2 4)z = r2+2 11. Напишите уравнение прямой, проходящей через точку М(2, 0, 4) и 1) lzl = 2L = ^Z± 2)3(x-2)-y + 5(z-4) = 0 3) Х~2=-Л = 1^1 4)2x + 4z = 5 ; з -l i 12. Составьте уравнение плоскости, проходящей через точку М(3, -1, 4) и l)2x + 5.y-3z-ll = 0 3) 3x-^ + 4z-l = 0 п „, ч *-2 v + 5 z-3 2)-2x-5^ + 3z + 8 = 0 V -Y-z=£ ZГ = ^-l 3. Уравнение х2 - 5.у2 - Зх + 2> - - 2 = 0 определяет на плоскости. 1) параболу 2) гиперболу 3) эллипс 4) прямую 14. Определить вид поверхности х2 - у +z = 5: 1) эллиптический параболоид 2) гиперболический цилиндр 3) однополостный гиперболоид 4) гиперболический параболоид 15. Указать вид кривой, полученной в пересечении гиперболического 1) парабола 2)эллипс 3)прямая 4)гипербола 16.---------------------------------------------- Найдите область определения функции у= V х — 2 а)(2; +оо); б) (-co; 2)u(2; +oo); в)[2; +со); г) (-со; +со). 17. Закончите фразу: последовательность [хп] - < 2 + — I " а) ограничена сверху, но не ограничена снизу, б) ограничена снизу, но не ограничена сверху, в) ограничена, г) не ограничена ни снизу, ни сверху. х-3 18.------------------- Вычислите hm —5 *-* х2 -4х + 3 а)-1, 6)0, *в)1, г)~. ,. 2-Vx-2 19.------------------- Вычислите hm—; *-> б х2-36 а)~, 6)0, в) со, •! ■ )-!. 20. Определите, будет ли точка х = 2 точкой разрыва функции
-, если хф 2 if * i 4 L 25. Вычислить тт= + _Т~~г \ \< jx х ~4х) 7 2 2х2 2 zx 3)2^—^ + 8^ + 0. 7 2 2х2 r(arcsinx) 26.-------------- Вычислить J— Yl — X 1ч (arcsinx)2. (^^i + C- 3) агс5тх> Я^хТ + С. 1) 1 4 rcosyx, 27. Найти J t/x3
l)IsinVx~ + C; 2)4sin^ + C; 3)-4sinVx~ + C. 14 -4 15 ^ ^ " & 2)й; 3)з- 29. Вычислить J-p==-ox - ••• oJ4-x2
16 + 9V3. 2)^^; 3)3~9лЯ. 30. Значение функции „ = ^f^- - ^ в точке Д-1, 2, 1) равно *$ •«> -? -> 4 ^ 31. Частная производная zj, функции z = ln(x3+2xy) в точке Мо(1; 0) равна, а)1; 6)3; в) 2; г)-. 32. Дифференциал функции г = х2 (х - у3) в точке М0(-1; 1) равен а) 5dx - 3rfv; б) 5dx + ЗЛу; в) ЗЛ + 5^; г) -ЗА + dy. Содержание 1 Информация о дисциплине................................................... 3 1.1. Предисловие.................................................................. 3 1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы 4 2............................................................................................ Рабочие учебные материалы 4 2.1. Рабочая программа........................................................ 4 2.2. Тематический план дисциплины математики (1 курс) 9 2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Математика»... 14 2.4. Практический блок..................................................... 15 3............................................................................................. Информационные ресурсы дисциплины 15 Библиографический список................................................. 15 4............................................................................................. Блок контроля освоения дисциплины 16 4.1. Методические указания по выполнению контрольной работы № 1.............................................................................. 1" 4.2. Методические указания по выполнению контрольной работы №2............................................................................ 28 4.3. Методические указания по выполнению контрольной работы №3 42 4.4. Методические указания по выполнению контрольной работы №4 60 4.5. Задания на контрольные работы №№ 1-4.................. 73 4.6. Текущий контроль. Тестовые задания....................... 85 Редактор И.Н.Садчикова Сводный темплан 2008 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. _________ Подписано в печать 18.11.08г. Формат 60x84 1/16 Северо - Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-11; Просмотров: 2073; Нарушение авторского права страницы