книги / Сборник задач по высшей математике с контрольными работами 1 курс
..pdf3) Предел в точке равен значению функции в этой точке /(0 ; 0) = 0. Функция непрерывна в точке 0(0; 0).
Добавим, что эта функция непрерывна в каждой точке (ж; у) € R2 как комбинация непрерывных элементарных функ ций.
Замечание. Если бы функция /(ж; у) была бы неопределена в точке 0 (0 ; 0), то, доопределив ее в этой точке нулем, мы бы получили непрерывную функцию. •
Исследовать на непрерывность данные функции в указанных точках:
|
(х + у) arccos |
., , |
при х ф 0, |
2/ ^ 0, |
в точке |
||||||
|
{ v |
•" |
|
x r +у*' |
|
н |
^ |
|
|
||
|
0, |
|
|
|
|
|
при х = 0, |
у —0 |
|
|
|
|
0 (0; 0). |
|
|
J х 4- у - 1 |
|
|
|
|
|
||
11.2.23. |
_ |(® - У - |
3) cos - |
+ 3 » ПРИ х Ф4> У Ф 1 |
в точ- |
|||||||
/(ж;т/) = I ' |
° |
1 |
х —у + 3* |
при х = 4, у = |
|
||||||
|
I 0, |
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
|
ке Л/0(4; 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.2.24. |
/(х ;у ) = < |
Зят/ |
^ |
ПРИ 1 ^ |
°> |
У ^ |
°> в точке 0(0 ; 0). |
||||
|
i |
|
|
при х = 0, |
т/ = О |
|
|
|
|||
11.2.25. |
Функция /(я ; т/) = |
(я2 + у)*‘2+у-1, а; / |
0, т/ ^ |
1 не определена |
|||||||
|
в точке Мо(0; 1). Можно ли ее доопределить в этой точке так, |
||||||||||
|
чтобы она стала непрерывной? |
|
|
|
|
|
|
||||
|
О Данная функция не определена в точках параболы т/=1—ж2, |
||||||||||
|
а значит не определена в проколотой окрестности точки 0(0 ; 1). |
||||||||||
|
Тогда находимся в условиях замечания на с. 458, где в каче |
||||||||||
|
стве множества Е принимаем произвольную окрестность точки |
||||||||||
|
0 (0 ; 1), из которой исключены точки параболы. Остается найти |
||||||||||
|
соответствующий предел. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Иш (ж2 + у) *2+v_1 |
Г* = ж2 + т /-1 ,ж 2 + у = 1 + Л = |
|||||||||
|
\ |
|
(х\у) |
(0; 1) |
t -> о |
J |
|
||||
|
х—»>0 |
|
|
|
|||||||
|
У-+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= Иш(1 + 1)t = е. |
Значит, если положить /(0 ; 1) = е, то соответствующая функ ция непрерывна в точке (0; 1). Добавим, что рассматриваемую функцию можно доопределить как непрерывную в каждой точ ке (жо; т/о) параболы у = 1 — я2, если положить /(яо; 2/о) = б. •
11.3.9. |
Найти частные производные функции z = -5г + Лт-----L . |
|
|
у |
х° ох у |
Q Частные производные функции двух и более переменных определяются по тем же формулам и правилам, что и функ ции одной переменной. Следует помнить только одно правило: если по одной переменной дифференцируем, то остальные счи таются постоянными.
Имеем ^напомним, что |
|
|
п |
|
|
|
||
|
X*** > |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
, |
1 , w |
( 1 V |
1 / 1 у |
|
1 |
Зу |
1 |
|
* * - |
у3(х) |
+ 2/ ( ^ 3) |
е Д ^ з ) |
- |
2,3 |
ха + За.зу ; |
||
, |
/ 1 \' |
1 , |
1 /1 \ ' |
|
Зх |
1 |
|
1 |
ZV - X ( ÿ 3 ) + ^ У ) - Q j { ÿ ) - |
" |
7 + |
^ |
+ i ^ |
V - |
|||
11.3.10. Найти частные производные функции z = |
|
|
, . |
|||||
|
|
|
|
|
у- + 2ху + |
1 |
ОЗдесь используем правило дифференцирования дроби.
, _ |
(2х - 2у)(у2 + |
2ху + 1) - (ж2 - 2ху)2у |
1 |
(у2 + 2ху + I)2 |
|
_ |
- 2 х(у2 + 2ху + |
1) - (2у + 2х)(х2 - 2ху) |
'(у2 + 2ху + I)2
Найти частные производные данных функций:
11.3.11. |
z = е*2+у2 |
|
11 .3 .12 . |
u = t5sin3 z. |
||
11.3.13. |
v = |
хл cos2 у - |
y4sin3x5. |
11 .3 .14 . |
z = x2 cos2xy-y2sin(x+y). |
|
11.3.15. |
и = xy + (xy)z + zxy. |
|
|
|||
11.3.16. |
Найти частные производные, частные дифференциалы и пол- |
|||||
|
|
|
|
|
|
Х^ 4* 1/^ |
|
ный дифференциал функции z = cos - а - / у . |
|||||
|
|
|
|
|
|
х + у |
|
О |
Здесь имеем дело с производными сложной функции и дро |
||||
|
би. |
|
|
|
|
|
|
dz _ |
. х2 + у 2 /х 2 + у 2у _ |
|
|||
|
d x ~ ~ Smx3 + y 3 ' W + y * ) x - |
|
||||
|
|
|
|
. |
х2 + у2 2х(х3 + у3) - Зх2(х2 + у2) |
|
|
|
|
|
- ~ smx3 + y 3 ' |
(х3 + у3)2 |
|
|
Ввиду симметрии выражения X2 + у2 относительно х н у мож* |
|||||
|
но писать сразу |
х3 + у3 |
||||
|
2у(х3+ у3) - Зу2(х2+ у2) |
|||||
|
|
|
dz |
. х2 + у2 |
||
|
|
|
д у ~ |
Sm х3 + у3 |
(х3+у3)2 |
I получаем
|
|
|
dz |
|
^ |
х 2 + |
у2 |
- х 4 - З х 2?/2 + |
2ху3 |
|
|||
|
|
|
д х |
|
sin |
л |
о |
|
(х3 + у3)2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
X3 + у3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
d z |
|
. |
X2 + |
у2 |
—у4 - 3 х 2у2 + |
2 х 3у |
|
|||
|
|
|
ду |
|
к>1П |
о |
о |
|
(х3 + У 3)2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
х 3 + у 3 |
|
’ |
|
|||||
|
|
|
Й у |
— |
х 4 + |
З х 2 у2 —2ху3 |
•sinиШ * о' + y о2 dx- |
|
|||||
|
|
|
oxz |
— |
|
{х3 + у3)2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
X3 + у3 |
|
|||||
|
|
|
И у |
— |
у4 + Ъх2у2 - |
2ух3 |
•sin х 2 + у 2 du- |
|
|||||
|
|
|
ClyZ |
— |
|
(х3 + |
у3)2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
.т3 + 2,3 d |
|
|||||
|
|
dz ■ |
|
1 |
|
. |
X2 + |
у2 |
|
|
|
|
|
|
|
(x3 + у3)2 |
•Sin |
------- « X |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
х 3 + |
у3 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
X ^x(x3 + 3xyj —4 у |
у(£»</ -Г y\ y |
|
|
|
||||||
11 .3 .17 . |
Найти полный дифференциал функциии = |
|
|
||||||||||
|
О |
Так как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
• |
1 |
|
и' = |
|
~ХУ |
|
и. |
\/(у2 + |
Z2)3 ’ |
|
|
|
|
\Л/2y/?~++z*'22 |
’ |
V>/(?/r + 2з2)d3 |
|
|||||||
|
|
полный дифференциал[ имеет вид |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ху dy + xz dz |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Vy2 + z 2 ~ ~ 7 W + W |
|
|
|||||
11 .3 .18 . |
Вычислить приближенно 1,073,97 |
|
|
|
|
||||||||
|
О |
Число 1,073,97 есть частное значение функции f(x\y) = ху |
|||||||||||
|
при х = |
1,07, у = |
3,97. Известно, что /(1 ;4 ) = |
1. Поэтому при |
|||||||||
|
нимаем хо = |
1, 2/0 = 4. Тогда Ах = х — хо = 0,07, Ау = у — i/o = |
|||||||||||
|
= |
—0,03. Значение /( х + Ах\у + Ау) вычислим при помощи |
|||||||||||
|
формулы линеаризации: f(xo;y0) + d/(x0;?/o)- Имеем: |
|
|||||||||||
|
|
/'х = уху-\ |
|
f'y = xylnæ, |
f'x{1;4) = |
4, |
/'( 1 ;4 ) |
= 0, |
|||||
|
|
|
|
4Г(1; 4) = |
4 •0,07 + 0 •(-0,03) |
= 0,28. |
|
||||||
|
Таким образом, 1,073,97 « 1 + 0,28 = |
1,28. |
|
|
• |
||||||||
Вычислить приближенно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 1 .3 .1 9 . |
1,042*03. |
|
|
|
|
11.3 .20 . |
y/(lfi4)2 + (3,01)2. |
||||||
1 1 .3 .2 1 . |
sin 28° * cos 61°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 .3 .2 2 . Вычислить приближенно J (sin2 1,55 + 8е0»015)5.
о 1) |
Принимаем f(x;y) |
= (sin2 а; + 8еу)§, х0 = 1,571 |
|
= |
|||
Уо — 0, х |
1,55, Ах = х |
XQ = |
1,55 |
1,571 — —0,021, у = |
0,015 |
||
Д у = 0,015. |
|
|
|
|
|
|
|
2) |
/(яо; Уо) = (sin | + 8е°)= |
= 243. |
|
|
|
||
3) |
/ ' = |
5 (sin2 ж + 8ем) § •sin 2ж, / ' |
= |(sin2 ж + 8еу)§ |
. 8еу, |
|
/х(хо;уо)=0, так |
как |
sin2a;o=sin7r=0, /у(я0; I/O)= 20(1+ 8)5 = |
|||
|
= 540, df[xa\уо) = |
540 •0,015 = 8,1. |
|
|
|
|
|
Окончательно, |
|
|
|
|
|
|
\J(sin2 1,55 + 8е0'015)5 « |
243 + 8,1 = 251,1. |
• |
|||
Вычислить приближенно: |
|
|
|
|
|
|
11.3.23. |
a r c tg b g . |
|
11 .3 .24 . |
У5е°.°2 + 2,032. |
|
|
11.3.25. |
1п(0,093 + 0,993). |
|
|
|
|
|
11.3.26. |
Вычислить приближенно cos2,36 •arctg0,97 •З2,05. |
|
||||
|
О Имеем дело |
с функцией трех |
переменных /(х ; у; z) = |
|||
|
= cos х* arctg i/*3~. хо = |
^ = 2,356, х = |
2,36, Ах = 0,004, у0 = |
|||
|
у = 0,97, Ау = -0,03, ZQ = 2, z = 2,05, A z = 0,05. Наконец, |
|||||
|
f(x 0; уо] zo) = |
cos у |
•arctg 1 •З2 = |
■j « -4,9957. |
||
|
Найдем сначала дифференциал в общем виде |
|
||||
|
df = — sin х -arctg ?/*35А х+ cosx •ЗгЛ у+ cos х arctg у*3* 1пЗ* Az. |
|||||
|
|
|
1 + 2/2 |
|
|
|
|
А теперь составим числовое выражение дифференциала в точ |
|||||
|
ке. |
|
|
|
|
|
|
df(x0]yo]Zo) = -9^Ф ^ *0 ,0 0 4 - |
- 0 ,0 3 - 9 In3 - ^ 7 |
*0,05 « |
|||
|
|
о |
|
4 |
2 |
4 |
|
|
и -0,0199 - |
0,0954 - 0,2744 = -0,3718. |
Окончательно,
cos 2,36 •arctg0,97 •З2’05 и -4,9957 - 0,3718 = -5,3675. •
Вычислить приближенно:
11.3.27. 1,002 •2,0032 •З,0043. 11 .3 .28 . — 1’032 ------
У 0,98- V l,0 5 3
Дополнительные задачи
Найти частные производные, частные дифференциалы данных функций по каждой из независимых переменных (х,у, z ,t,...) и полный диффе ренциал:
11 .3 .29 . |
* = |
(5ж2?/ - у3 + 7)3. |
11 .3 .30 . |
v = |
a rc tg j. |
|
|||
11 .3 .31 . |
z = Xy/ÿ+-^=. |
11 .3 .32 . |
z = |
ln tg £ . |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
11 .3 .33 . |
2 = |
у /и |
+ \ /и 2 + V2 . |
11 .3 .34 . |
- - и . \Д 2 + т/2 - х |
||||
2 = |
In |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
у/х2 + т/2 + Я |
|
11 .3 .35 . |
z = |
arccos |
х/а-2 - ?/2 |
11 .3 .36 . |
z — sin —•cos У-. |
||||
у/х1 + у1 |
|
|
7/ |
Ж |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 .3 .37 . |
* = (* 2+ r ) 7 T ^ S - |
11 .3 .38 . |
гг=ж3+г/г2+3?/ж—ж+z. |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
и |
|
|
1+ \ /х 2+2/- |
|
|
ху’ |
|
11 .3 .39 . |
|
|
|
|
11 .3 .40 . |
гг = |
|
||
и = х =. |
|
|
|
||||||
11 .3 .41 . |
Найти гг^+гг^+гг', при х |
= у = z = |
1, если и = 1п(1+ж + г/2+ г3). |
||||||
11 .3 .42 . |
Найти |
2' |
|
+ |
1 и т/= 2, если г = х 3у - х у 3 . |
||||
х ,- г у- при ж = |
|||||||||
|
|
|
zxzy |
|
|
_____________________ |
|||
11 .3 .43 . |
Найти ^ |
|
при ж=0, у = 0, 2= ^ , если u=\/siп2 ж+sin2 у+ sin2 z. |
||||||
11 .3 .44 . |
Найти значение полного дифференциала функции z = х + т/ — |
||||||||
|
— >/ж2 + г/2 при ж = 3, г/ = 4, Аж = |
0,1, Ау —0,2. |
|
||||||
11 .3 .45 . |
Найти значение полного дифференциала функции z = еху при |
||||||||
|
х = |
1, у = |
|
1, Аж = 0,15, Ау —0,1. |
|
|
|
||
11 .3 .46 . |
Вычислить приближенно изменение функции z = |
^ при |
|||||||
|
переходе ж от жх = 2 до Ж2 = 2,5 и у от у\ = 4 до уо = 3,5. |
||||||||
Вычислить приближенно: |
|
|
|
|
|||||
1 1 .3 .4 7 . |
х/1,023 + |
1,973. |
11 .3 .48 . |
sin 29° sin 46°. |
|
||||
1 1 .3 .4 9 . |
a r c t g ( b g - l ) . |
11 .3 .50 . |
2,0032 •З,9983 |
1.0022. |
|||||
1 1 .3 .5 1 . |
Высота конуса Я = 10 см, радиус основания R = 5 см. Как из |
||||||||
|
менится объем конуса при увеличении высоты на 2 мм и умень |
||||||||
|
шении радиуса на 2 мм? |
|
|
|
|||||
1 1 .3 .5 2 . |
Одна сторона прямоугольника а = 6 дм, другая b = 8 дм. Как |
||||||||
|
изменится диагональ прямоугольника, если а уменьшить на |
||||||||
|
4 см, а Ьукоротить на 1 см? |
|
|
|
|||||
1 1 .3 .5 3 . |
Радиус основания конуса равен 10,2 ± 0,1 см, образующая рав |
||||||||
|
на 44,6 ± 0,1 см. Найти объем конуса и указать погрешность, |
||||||||
|
вызванную неточностью данных. |
|
|
|