- •1.Системы координат
- •2. Векторы и операци над веторами
- •5. Скалярное произведение. Свойства высчисления
- •Скалярное произведение в координатах.
- •Свойства скалярного произведения.
- •Вычисление скалярного произведения, примеры и решения.
- •6.Вексторное произведение. Свойства вычисления.
- •Свойства векторного произведения
- •7.Смешанное произведение.Свойста вычисления. Свойства смешанного произведения
- •8.Линейные образы на плоскости.
- •9. Кривые 2 порядка
- •10.Линейные образы в пространстве.
- •11. Поверхности второго порядка.
- •12.Матрицы, правило крамера.
- •Разложение по строке или столбцу
- •Правило Саррюса
- •Свойства определителей
- •Решение систем уравнений
- •Нахождение обратной матрицы
- •13. Теорема Крамера Капелли, метод гаусса
- •Решение систем линейных уравнений методом Крамера.
- •14.Фундаментальный набор решений однородной системы уравнений.
- •15.Функции. Последовательность как функция дискретного аргумента.
- •16. Бескоечно большие, бесконечно малые и ограниченные велечины и их свойства.
- •Предел функции
- •4.4. Правила предельного перехода
- •4.5. Бесконечно малые и бесконечно большие величины
- •4.6. Свойства бесконечно малых и бесконечно больших величин и связь между ними
- •Связь бесконечно малой и бесконечно большой величины
- •17.Арифметическое свойство придела.
- •18. Первый замечательный предел.
- •19.Второй замечательный предел.
- •20. Сравнение бесконечно малых величин. Бесконечно малые функции. Сравнение бесконечно малых
- •Сравнение бесконечно малых функций
- •21.Неперывность ффункции, классификация точекк разрыва.
- •22.Производная и ее свойства.
- •Правила дифференцирования
- •Основные формулы дифференцирования.
- •23. Производная сложной и обратной функции.
- •24.Геометрический смысл производной.
- •25. Дефференциал.
- •Геометрический смысл дифференциала
- •26. Теорема лагранжа о конечном приращении.
- •27. Теорема ролля Теорема Ролля
- •28. Теорема ферма Теорема Ферма
- •29.Теорема коши
- •30. Монотонность и экстремумы функции. Применение производной. Монотонность функции, основные понятия и определения
- •Связь монотонности функции с ее производной
- •31. Асимптоты. Точки перегиба. Построение графиков функций
- •32. Логарифмическое дифференцирование.
- •Случай независимой переменной
- •Случай зависимой переменной
- •34. Формула тейлора
- •Формула Тейлора
- •35. Функции нескольких переменных. Непрерывность. Дифференцируемость.
- •36. Повторное дифференцирование.
- •37. Геометрический смысл частных производных.
- •38. Дифференциал функции нескольких переменных.
- •39. Производная по направлению. Градиент.
- •40. Дифференцирование сложной функции нескольких переменных.
- •41. Экстремумы функции нескольких переменных.
- •42. Условные экстремумы. Метод множителей Лагранжа
36. Повторное дифференцирование.
37. Геометрический смысл частных производных.
Выясним геометрический смысл частной производной функции двух переменных Как известно, графиком функции является некоторая поверхность. Рассмотрим точку в плоскости и соответствующую точку на поверхности (рис. 219). Сделаем параллельный перенос осей с новым началом в точке и рассмотрим плоскую кривую которая получится при сечении поверхности новой координатной плоскостью (т. е. плоскостью в старой системе координат). Эту кривую можно рассматривать как гграфик функции одной переменной в плоскости (т. е. в плоскости в старой системе). Но тогда, согласно геометрическому смыслу производной функции одной переменной, где - угол с осью или, что то же, с осью касательной, проведенной к кривой в точке другой стороны,
Отсюда следует, что . Итак, значение частной произеодной в точке равно тангенсу угла у составленного с осью касательной, проведенной в точке к линии пересечения поверхности и плоскости у В этом заключается геометрический смысл частной производной Аналогично выясняется геометрический смысл частной производной
38. Дифференциал функции нескольких переменных.
39. Производная по направлению. Градиент.
Пусть функция U = F (X, Y, Z) непрерывна в некоторой области D и имеет в этой области непрерывные частные производные. Выберем в рассматриваемой области точку M(X,Y,Z) и проведем из нее вектор S, направляющие косинусы которого cosA, cosB, cosG. На векторе S на расстоянии DS от его начала найдем точку М1(Х+DХ, у+DУ,Z+DZ), где
Представим полное приращение функции F в виде:
После деления на ΔS получаем:
Поскольку
Предыдущее равенство можно переписать в виде:
Предел отношения Называется Производной от функции U = F (X, Y, Z) По направлению вектора S и обозначается |
При этом
Замечание 1. Частные производные являются частным случаем производной по направлению. Например, при
Получаем:
Замечание 2. Выше определялся геометрический смысл частных производных функции двух переменных как угловых коэффициентов касательных к линиям пересечения поверхности, являющейся графиком функции, с плоскостями Х = х0 И У = у0. Аналогичным образом можно рассматривать производную этой функции по направлению L в точке М(х0 , у0) как угловой коэффициент линии пересечения данной поверхности и плоскости, проходящей через точку М параллельно оси OZ и прямой L.
Вектор, координатами которого в каждой точке некоторой области являются частные производные функции U= F (X, Y, Z) в этой точке, называется Градиентом функции U = F (X, Y, Z). |
Обозначение:
Свойства градиента
1. Производная по направлению некоторого вектораS Равняется проекции вектора grad U на вектор S.
Доказательство.
Единичный вектор направления S имеет вид ES ={cosα, cosβ, cosγ}, поэтому правая часть формулы (4.7) представляет собой скалярное произведение векторов grad U и Es, то есть указанную проекцию.
2. Производная в данной точке по направлению вектора S имеет наибольшее значение, равное |grad U |, если это направление совпадает с направлением градиента.
Доказательство.
Обозначим угол между векторами S И grad U Через J. Тогда из свойства 1 следует, что
Следовательно, ее наибольшее значение достигается при J=0 и равно |gradU|.
3. Производная по направлению вектора, перпендикулярного к вектору grad U , равна нулю.
Доказательство.
В этом случае
4. Если Z = F (X,Y) – функция двух переменных, то
Направлен перпендикулярно к линии уровня F (X,Y) = C, проходящей через данную точку.