Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник задач по математике.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

9.4. Найти полные дифференциалы второго порядка:

а) z = 2x2 −4xy +3y2 −2x +3 .

б)

z =

 

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

в)

z =

2xy

.

г)

z = ex sin y .

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

z = ln(x2 − y2 ) .

е)

z =

1

.

(x − y)2

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

9.5. а) z =

 

x3 + y3

.

 

 

 

 

 

 

Найти

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

z = arctg

 

x

.

 

 

 

 

 

 

 

Найти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

z = ln tg

 

x

.

 

 

 

 

 

 

 

Найти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) u = x2 + 2y2 + z2

 

 

 

 

Найти

д)

z = yln x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти

е)

z = sin(xy) .

 

 

 

 

 

 

 

Найти

Ответы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.2. д) du =

 

 

 

z

 

 

1

dx +

1

dy −

x + y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz .

 

 

 

 

 

 

z

z2

 

 

 

 

 

 

x + y + z z

 

 

 

dz .

∂∂xz , ∂∂yz .

dz .

du .

∂2z ; ∂2z ; ∂2z . ∂x2 ∂x∂y ∂y2

d 2z .

е) du = (xy)z−1(zydx + zxdy + xy ln(xy)dz).

 

 

 

 

 

 

9.3. а)

∂2z

 

y2 − x2

∂2z

 

−4xy

 

∂2z

 

 

x2 − y2

∂x2

= 2

 

;

 

=

 

;

∂y2

= 2

 

 

.

(x2 + y2 )2

∂x∂y

(x2 + y2 )2

(x2 + y2 )2

108

б)

в)

∂2 z

=

2

;

∂x2

x3 y

 

 

∂2z

= y2exy ;

∂x2

 

 

 

∂2 z

=

1

 

;

∂2 z

∂x∂y

 

x2 y2

∂y2

 

 

 

 

 

∂2 z

 

= e

xy

(1

+ xy);

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

= y23x .

∂2z = x2exy.

∂y2

г)

∂2 z

 

 

 

 

 

3x2 − y2

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

8xy

 

 

 

∂2 z

 

3y2 − x2

 

 

∂x2

= 2

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

;

 

∂y2

 

= 2

 

 

 

.

 

(x2 + y2 )3

 

 

 

∂x∂y

(x2 + y2 )4

 

 

(x2 + y2 )3

 

д)

∂2z

= −y cos xy;

 

 

 

∂2z

 

 

= −x cos xy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x2

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2z

= −x

xy cos xy −sin xy

+

 

xy sin xy + 2cos xy

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y2

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

∂2 z

=

 

 

 

 

 

 

8

 

;

 

 

 

 

∂2 z

 

 

=

 

 

−12

 

;

∂2 z

=

 

18

 

.

 

 

 

 

 

 

∂x2

 

(2x

−3y)2

 

 

 

∂x∂y

 

 

(2x −3y)2

∂y2

(2x −3y)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.4. а)

d 2 z = 4dx2 −4dxdy +6dy2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

d 2z = −

1

 

dxdy

+

2x

dy2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

d

2

z

=

4xy(x2 −3y2 )

dx

2

+

2

 

6x2 y2 − x4 −4y4

dxdy +

4xy(y2 −3x2 )

dy

2

.

 

 

 

(x2 + y2 )3

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 + y2 )3

 

(x2 + y2 )3

 

 

 

г)

d 2 z = sin2

 

yex sin ydx2 + ex sin y cos y(1+ x sin y)dxdy +

 

 

 

 

 

 

 

 

+ xex sin y (x cos2 y −sin y)dy2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4xy

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

2

 

 

 

 

 

d

 

z

= −2

 

dx

 

 

+

 

dxdy

−2

 

 

dy

 

;

 

 

 

 

 

(x2 − y2 )2

 

 

(x2 − y2 )2

(x2 − y2 )2

 

 

 

 

 

е) d 2 z = (x −6y)4 (− dx2 + dxdy + dy2 ).

109

9.5. а) dz =

 

 

 

1

 

 

 

((x4

+3x2 y2 +2xy3)dx +(y4 +3x2 y2 −2x3 y)dy).

(x2 + y2 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

∂z

=

 

 

 

y

.

 

∂z

=

 

 

− x

.

∂x

 

x2 + y2

∂y

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(dx −

 

x

dy)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

dz

=

 

 

 

 

 

y

 

.

 

 

 

 

 

 

 

y sin

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

г)

du = xdx + 2ydy + zdz

.

 

 

 

 

 

 

 

x2 + 2y2 + z2

 

 

 

д)

∂2 z

= ln y(ln y −1) eln xln y ,

∂2 z

= ln x ln y +1eln xln y ,

∂x2

∂x∂y

 

x2

 

 

 

xy

∂2 z

=

ln x(ln x −1)

e

ln x ln y

;

 

 

∂y2

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

d 2z = −y2 sin xydx2 + 2(cos xy − xysin xy)dxdy − x2 sin xydy2 .

Занятие 10

Производные сложных функций нескольких переменных. Производная функции, заданной неявно

Аудиторная работа

10.1. Найти указанные производные:

а)

z = arcsin

x

, x = u2

+ v2 , y = uv;

∂z

 

−?

∂z

−?

y

∂u

∂v

 

 

 

 

 

 

 

б)

z = ex−2 y , x = sin 2t, y = cost;

dz

−?

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

110

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

в)

z = 2x2 − xy + y2 , x = 2t2 , y = 3t3;

−?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

г)

z = tx2 − y2 x +1,

 

x = arctg t, y = ln(1+ t2 );

dz

−?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

dz −?

 

д)

z = x2 ln y, x =

 

t2 +1, y = arcsin t;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

е)

u = ln(x2 + y2 + z2 ); x = t3, y = t2 , z = et ;

du

−?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

ж)

z = xcos y ; x = u

; y = uv;

∂z

−?

∂z

−?

 

 

 

∂v

 

 

 

 

v

 

 

 

 

∂u

 

 

 

10.2. Найти частные производные от неявно заданных функций:

а)

x2

+

y2

 

+

 

z2

=1;

 

 

∂z

−?

 

 

∂z

 

 

−?

 

 

 

 

 

 

a2

b2

 

 

c2

 

 

∂x

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

xy

+ zxy +

 

 

z

 

=1;

 

 

 

∂z

−?

 

 

 

∂z

 

 

−?

 

 

 

 

 

 

z

 

y2

 

 

 

 

∂x

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

z + exyz

= x cos z;

∂z

−?

 

∂z

 

−?

 

 

 

 

 

 

∂x

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

ln(x + xyz + y) = ez 2 ;

∂z

−?

 

 

∂z

 

−?

 

 

 

∂x

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

z arctg xy +

 

 

 

z2

 

 

=1;

∂z

 

−

?

 

∂z

 

−?

 

 

1+ x2 y2

∂x

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

y sin(x + 2z) + z cos(x + 2y) = e

z

;

 

 

∂z

−?

∂z

−?

 

 

 

 

 

∂x

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

z xy + cos z = 0;

∂z

 

−?

∂z

 

−?

 

 

 

 

 

 

∂x

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111