Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
MR-011200-B2_B_1-_matanaliz.doc
Скачиваний:
6
Добавлен:
17.04.2019
Размер:
3.88 Mб
Скачать
  1. Формула Тейлора

Пусть функция двух переменных z = непрерывна вместе со всеми своими частными производными до (n+1)-го порядка включительно в некоторой окрестности точки (a,b). Тогда представим эту функцию в виде суммы многочлена п-го порядка по степеням (х-а) и (у-b) и некоторого остаточного члена. В рассматриваемой окрестности справедлива формула Тейлора:

где остаточный член представлен в форме Лагранжа

В других обозначениях эта формула прозвучит так:

Или же через полные дифференциалы различных порядков:

Частный случай формулы Тейлора получаем при , что носит название формулы Маклорена.

Пример. Найти приращение, получаемое функцией при переходе от значений х=1, у=2 к значениям .

Решение

Искомое приращение можно найти, применяя формулу

Вычислим предварительно последовательные частные производные и их значения в данной точке (1; 2):

Все дальнейшие производные тождественно равны нулю. Подставляя найденные результаты в исходную формулу, получим:

  1. Экстремум функции нескольких переменных

Говорят, что функция z = имеет максимум в точке , если для всех точек , достаточно близких к точке и отличных от неё выполняется неравенство .

Аналогично говорят, что функция z = имеет минимум в точке , если для всех точек , достаточно близких к точке и отличных от неё выполняется неравенство .

Максимум или минимум функции называется её экстремумом.

Аналогично определяется экстремум функции трех и большего числа переменных.

Теорема 1 (Необходимые условия экстремума).

Если функция z = достигает экстремума при , , то каждая частная производная первого порядка или обращается в нуль при этих значениях аргументов, или не существует.

Точки, в которых дифференцируемая функция z = может достигать экстремума, называются стационарными точками и находятся путём решения системы уравнений:

Данная система эквивалентна одному уравнению .

В общем случае необходимые условия позволяют отыскать критические точки, т.е. подозрительные на экстремум (стационарные точки и точки из области определения функции, в которых частные производные не существуют). Не всякая «подозрительная» точка оказывается точкой экстремума. Для исследования функции в таких точках установим достаточные условия экстремума функции двух переменных.

Теорема 2 (Достаточные условия экстремума).

Пусть в некоторой области, содержащей точку , функция имеет непрерывные частные производные до третьего порядка включительно; пусть, кроме того, точка является критической точкой функции , т.е. .

Обозначим: . Составим определитель .

Тогда: 1) если то функция имеет экстремум в точке , а именно максимум, если А < 0 (или C < 0), и минимум, если А > 0 (или C > 0);

2) если то экстремума в точке нет;

3) если то вопрос о наличии экстремума функции в точке остаётся открытым.

11. Условный экстремум

В простейшем случае условным экстремумом функции называется максимум или минимум этой функции, достигнутый при условии, что её аргументы связаны уравнением (уравнение связи).

Чтобы найти условный экстремум функции при наличии соотношения , составляют так называемую функцию Лагранжа

,

где - неопределенный постоянный множитель, и ищут обычный экстремум этой вспомогательной функции. Необходимые условия экстремума сводятся к системе трех уравнений

с тремя неизвестными , из которой можно определить эти неизвестные.

Вопрос о существовании и характере условного экстремума решается на основании изучения знака второго дифференциала функции Лагранжа

для испытуемой системы значений , полученной при решении исходной системы при условии, что .

А именно, функция имеет условный максимум, если , и условный минимум, если . В частности, если определитель для функции в стационарной точке положителен, то в этой точке имеется условный максимум функции , если А < 0 (или C < 0), и условный минимум, если А > 0 (или C > 0).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]