Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

mathanaliz

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
10 Мб
Скачать
☆

Теорема 114. Пусть:

1. функция F определена и непрерывна

вместе со своими частными производными ∂F∂x , ∂F∂y в некоторой Uε(M0), где M0(x0, y0);

2. F (x0, y0) = 0;

3. ∂F (M0) 6= 0; ∂y

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Тогда:

4. в некотором прямоугольнике D Uε(M0) уравнение F (x, y) = 0 задаёт неявно функцию f : (x0 − δ, x0 + δ) → (y0 − , y0 + Δ);

5.f(x0) = y0;

6.функция f непрерывно дифференцируема

на интервале (x0 − δ, x0 + δ), причём

 

 

 

 

 

 

+ δ) : f0(x) =

 

∂F (x,f(x))

 

x

(x

0

−

δ, x

0

−

∂x

.

∂F (x,f(x))

 

 

 

 

 

∂y

Доказательство теоремы в данном курсе не рассматривается.

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

6.7.3. Касательная и нормаль к плоской кривой.

Пусть задана кривая L : F (x, y) = 0. Обозначим через

 

2

 

 

D := (x, y) R

где M0(x0, y0) L.

 

x0

−

δ < x < x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< y < y

 

y

0

−

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ δ,

,

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Пусть в некоторой Uε(M0) существуют непрерывные частные производные ∂F∂x , ∂F∂y и

∂F (M0) 6= 0. Тогда, в силу теоремы 114, в пря-

∂y

моугольнике D Uε(M0) уравнение F (x, y) = 0 задаёт неявно функцию

f : (x0 − δ, x0 + δ) → (y0 − , y0 + Δ),

к графику которой можно провести касательную в точке M0

K : y − f(x0) = f0(x0)(x − x0).

(6.21)

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Учитывая пункты 5 и 6 теоремы 114, уравнение (6.21) касательной к кривой L : F (x, y) = 0 в точке M0(x0, y0) L можно записать в виде

K :

∂F (M0)

(x − x0) +

∂F (M0)

(y − y0) = 0.

∂x

∂y

 

 

 

 

 

Тогда геометрический вектор

∂F (M0) ∂F (M0)

 

K

~n =

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(нормальный вектор прямой K).

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Каноническое уравнение нормали N к кривой L в точке M0(x0, y0) L имеет вид

N : x − x0 = y − y0 .

∂F (M0) ∂F (M0) ∂x ∂y

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Пример 128. Написать уравнения касательной и нормали к кривой

L: F (x, y) = x3 + y4 − 3xy − 3 = 0

вточке M0(2, 1) L.

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Решение. dom F = R2. Найдём частные производные

 

∂F (x, y)

 

∂F (2, 1)

 

 

 

= 3x2 − 3y,

 

 

 

= 9,

 

∂x

 

∂x

 

∂F (x, y)

= 4y3 − 3x,

∂F (2, 1)

= −2.

 

 

 

 

 

 

∂y

 

∂y

Уравнение касательной

K: 9(x − 2) − 2(y − 1) = 0

иуравнение нормали

N :

x − 2

=

y − 1

.

 

9

 

−2

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

6.7.4. Неявно заданные функции двух переменных.

Пусть задана поверхность S : F (x, y, z) = 0 и точка M0(x0, y0, z0) S. Рассмотрим некоторый прямо-

угольник

 

 

 

 

2

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

D :=

(x, y)

 

 

 

 

y

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−δ < x < x0

−δ < y < y0

+ δ,

,

+ δ

и параллелепипед

 

 

R

3

|

(x, y)

 

D, z0

−

< z < z0 +

 

 

 

 

B := (x, y, z)

 

 

 

 

 

.

Часть поверхности S, попавшую в параллелепипед B, обозначим через SB.

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Если поверхность SB удовлетворяет условию, что всякая прямая параллельная оси Oz пересекает поверхность SB не более чем в одной точке, то поверхность SB является графиком некоторой функции

f : D → (z0 − , z0 + Δ),

которая называется функцией неявно заданной уравнением F (x, y, z) = 0 в области B.

•First •Prev •Next •Last •Go Back •Full Screen •Close •Quit

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]