- •Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
- •§1. Метрические пространства. Пространство
- •§2. Понятие функции нескольких переменных
- •§3. Предел и непрерывность функции двух переменных
- •2. Повторные пределы
- •3. Непрерывность функции n переменных
- •§4. Частные производные и дифференцируемость функции нескольких переменных
- •2. Дифференцируемость и дифференциал функции нескольких переменных
- •§6. Производная по направлению. Градиент
- •1. Производная по направлению
- •2. Градиент
- •§7. Производные и дифференциалы высших порядков
- •1. Частные производные высших порядков
- •2. Дифференциалы высших порядков
- •3. Формула Тейлора для функции двух переменных
- •§8. Неявные функции
- •1. Неявные функции одной переменной
- •2. Уравнения касательной и нормали к кривой
- •3. Неявные функции нескольких переменных
- •4. Уравнения касательной плоскости и нормали к поверхности
- •§ 9. Экстремум функции нескольких переменных
- •1. Понятие экстремума, необходимое и достаточное условия
- •2. Экстремум неявно заданной функции
- •3. Нахождение наибольших и наименьших значений
2. Экстремум неявно заданной функции
Пусть уравнение F(x;y;z)=0 задает неявно функцию z=f(x;y). Пусть функция дважды непрерывно дифференцируема в . Если (х0;у0) – стационарная точка, то в ней выполнены равенства:
, ,
, .
Очевидно, верно и обратное утверждение. Следовательно, стационарные точки неявной функции могут быть найдены из системы:
Достаточное условие формулируется так же, как в случае явного задания функции.
3. Нахождение наибольших и наименьших значений
Пусть функция z=f(x;y) определена и дифференцируема на ограниченной замкнутой области G. Тогда она на имеет наибольшее и наименьшее значения. Если наибольшее (наименьшее) значение функция f принимает во внутренней точке области , то эта точка является точкой максимума (минимума). Т.о., подозрительными точками внутри области являются стационарные точки. Но функция f может принимать наибольшее (наименьшее) значения и на границе области G.
План нахождения наибольшего и наименьшего значений функции
Найти стационарные точки внутри области и значения функции в них.
Найти наибольшее и наименьшее значения на границе области и значения функции в них. Для этого границу области следует задать либо одним уравнением, либо параметрически. Тогда на границе исходная функция будет функцией одного переменного.
Если в области существуют точки, в которых функция не дифференцируема, то надо вычислить в них значения функции.
Из полученных чисел выбрать наибольшее и наименьшее.
Пример 2. Найти наибольшее и наименьшее значения функции z=f(x;y)=2x2-2y2 в круге х2+у29.
1) , (0;0) – стационарная точка.
z1=f(0;0)=0.
2) Граница области задана уравнением х2+у2=9. Отсюда у2=9-х2. Тогда на границе получаем функцию одной переменной: z=2x2-2(9-х2), z=4х2-18, x[-3;3].
z=8x, z=0 при х=0. Тогда у=3. Значения функции в стационарных точках границы: z2=f(0;3)=-18, z3=f(0;-3)=-18.
Значения функции на концах отрезка [-3;3]: z4=f(3;0)=18, z5=f(-3;0)=18.
3) zнаиб.=f(3;0)=f(-3;0)=18, zнаим.=f(0;3)=f(0;-3)=-18.