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

Higher_Mathematics_Part_2

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
10 Мб
Скачать
☆

If

x and

y

are independent variables, it is given by

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2

z

=

 

∂ 2

f

dx

2

+

2

 

∂ 2 f

 

dxdy +

∂ 2 f

 

dy

2

.

(1.8)

 

 

 

 

 

 

 

∂x

2

 

 

∂x∂y

∂y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Differential of order n d n z

of a function

z = f (x, y)

at point

M (x, y)

is

called the differential of the order (n - 1) differential

d n−1 z , thus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d n z = d (d n−1 z)

.

 

 

 

 

 

(1.9)

If

x and

y

are independent variables(1.9), it is given by

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

∂n f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d n z = ∑ Cnk

 

 

 

 

 

 

 

 

dxk dyn−k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂xk ∂yn−k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

where

Cnk =

 

n!

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!(n − k)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbolically,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

 

∂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

z =

 

 

 

 

 

dx

+

 

 

dy

f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Typical problems

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Let z be given by the formula z = x2 + xy − 2y . Compute zx,

zy and

z

at point M (0;1) when

 

 

 

= x2 ,

 

y = −1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. To compute z(0;1) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z(0;1) = 02 + 0 1 − 2 1 = −2 ,

 

 

 

 

 

begin by computing the new values of the variables,

 

 

 

 

 

 

 

 

x + x = 0 + 2 = 2 ,

y +

 

y = 1 − 1 = 0 ;

 

 

z(x +

x, y +

y) = z(2; 0) = 4 ,

 

 

 

 

 

 

z(x +

 

x, y) = z(2;1) = 4 ,

 

z(x, y +

y) = z(0; 0) = 0 .

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z(0;1) = 4 − (−2) = 6 ,

 

 

 

x z = 4 − (−2) = 6 ,

y z = 0 − (−2) = 2 .

 

 

2. Find the partial derivatives for the given functions z.

 

 

 

 

а)

z = x5 y2 + 2y3 − x − 4 ;

 

 

 

 

б) u = x sin(yz) + (x + y2 + z3 )5 ;

 

в) z = xln y ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) u = x tg

y

 

+ z 3 2 x− z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Solution. From the definition,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

∂z

= 5x4 y2 − 1,

∂z

 

= 2yx5

 

+ 6y 2 ;

 

 

 

 

 

 

∂x

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

∂u

= sin(yz) + 5(x + y2 + z3 )4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u

= x cos(yz) z + 10y(x + y2 + z3 )4 ,

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u

= x cos(yz) y + 15z2 (x + y2 + z3 )4 ;

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

∂z

= (ln y) xln y−1 ,

 

∂z

=

xln y ln x

1

= xln y

ln x

;

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

y

 

 

∂u

 

 

y

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

3

 

x− z

 

 

 

г)

 

= tg

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

+ z

 

2

 

ln 2 ,

 

 

∂x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 ( y / x)

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u

= x

 

 

1

 

 

 

1

=

 

 

 

 

1

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

cos2 ( y / x) x

 

 

cos2 ( y / x)

 

 

 

 

 

 

 

∂u

= 3z2 2x− z − z3 2x− z ln 2 = 2x− z (3z2 − z3 ) ln 2 .

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Find the partial derivatives for the given intermediate function:

x2 + y2 z 2 + xyz = 0 .

Solution. By the formula (1.3) we have

 

 

 

F ≡ x2 + y2 z2 + xyz ,

 

∂F

 

= 2x + yz ,

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂F

=

2yz 2 + xz ,

∂F

= 2zy 2 + xy .

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

=

−

 

2x + yz

 

,

 

∂z

 

= −

 

2yz 2 + xz

 

.

 

 

∂x

 

 

2zy 2 + xy

 

∂y

 

 

 

 

 

 

2zy

2 + xy

 

4. Find the partial derivatives for the given function

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = f (x +2y, x2 y) .

 

 

 

 

 

 

Solution. This function is composite:

z = f (u, v) , де u = x + 2y , v = x2 y .

By formulas (1.2) find:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

=

∂f

+

 

∂f

2xy ,

 

 

∂z

=

 

 

∂f

2 +

∂f

x2 .

 

 

∂x

 

∂u

 

 

∂v

 

 

∂y

 

 

∂u

 

 

∂v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

5. Find the partial derivatives for the given function

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = (2x + y) y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Using logarithmic differentiation, we have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln z =

x

ln(2x + y) ;

 

 

 

(ln z)′

= (

 

x

ln(2x + y))′

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

∂z

=

1

ln(2x + y) +

x

 

 

2

 

 

 

 

;

 

∂z

=

z

1

ln(2x + y) +

x 2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z ∂x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 2x + y

 

 

∂x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

y 2x + y

Hence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (2x + y)

 

 

 

ln(2x + y) +

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

y

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y

 

 

 

 

 

Likewise find

 

∂z

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ln z)′

 

= (

x

ln(2x

+ y))′

;

 

 

1

 

∂z

= −

 

x

ln(2x + y) +

x

 

 

1

;

 

 

 

y

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

z ∂y

 

 

 

y 2

 

 

 

 

 

y 2x + y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

(2x + y)

 

 

− ln(2x

+ y) +

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x + y

 

 

 

 

 

6. Find the total differentials for the given functions.

а) z = e x y3 ;

 

б) u = x arcsin y + z 4 .

 

 

 

 

Solution.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) dz = (e x y3 )′ dx + (e x y3 )′ dy = ex y3dx + 3ex y2 dy ;

 

 

 

 

x

 

y

 

 

 

 

 

 

 

б) ∂u

= arcsin y ,

∂u =

x

,

∂u = 4z3

;

 

 

 

∂x

 

 

∂y

1 − y

2

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du = arcsin ydx +

x

dy + 4z3dz .

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − y 2

 

 

 

 

 

 

 

7. Use the differential to estimate (0,92)3 (1,04)2 .

 

 

 

Solution. By a

formula

(1.6)

for

the function

f (x, y) = x3 y2 . When

x + x = 0, 92, y +

y = 1, 04 ,

x = 1 ,

y = 1 .

Hence

f (1;1) = 1,

x = 0, 92 − 1 = −0, 08,

y = 1, 04 −1 = 0, 04 . To find the partial derivatives for

function

f (x, y)

at

point

(1;1) :

 

∂f

= 3x 2 y 2 ,

∂f (1,1) = 3 ;

∂f

= 2x3 y ,

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

∂x

∂y

∂f (1,1) = 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Hence

(0,92)3 (1,04)2 ≈ 1 + 3(−0,08) + 2 0,04 = 0,84 .

8. Use the differential to estimate sin2 51° cos5° .

Solution. Let’s consider a function z = sin2 xcos y . We have to compute

17

 

 

 

 

π

 

. Let

x +

 

x =

17π

,

y +

y =

π

 

,

 

 

x =

π

 

, y = 0 , when x =

π

,

z

 

 

π;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

π

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

30

 

y =

 

 

. We have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

2

π

 

 

 

 

 

1

 

∂z(π / 4,0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

; 0 =

sin

 

 

 

cos0 =

 

 

;

 

∂x

 

 

 

 

 

 

=sin 2x cos y

x=π / 4, =1;

 

 

 

 

 

 

4

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z(π / 4,0) = − sin2 xsin y

 

x= π / 4,

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=0

 

 

 

 

 

 

 

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

π

 

1

 

 

 

1

π

+ 0

 

π

 

 

1

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

π;

 

 

 

 

≈

 

 

+

 

 

 

 

 

=

 

+

 

 

≈ 0,6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

30

36

 

2

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Find the second-order partial derivatives for the given functions.

а)

 

z = 2x4 y3 +sin 2y −

x2

;

 

 

 

 

 

 

б)

 

z = x2 − y 2 .

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Since

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

∂z

 

= 8x3 y3

− 2

 

x

 

 

,

 

 

 

∂z

 

= 6x4 y2

+ 2 cos 2y +

x2

, we have

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

=

 

 

∂

 

8x

3

y

3

− 2

 

x

 

= 24x

2

y

3

 

−

2

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

6x

 

 

y

 

 

 

+ 2 cos 2y +

 

 

 

 

 

 

 

 

= 12x

 

y

− 4 sin 2y − 2

 

 

,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

∂y

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

=

 

∂

 

 

∂z

 

 

=

 

 

∂

 

 

8x

3

y

3

− 2

 

x

= 24x

3

y

2

+

2x

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

∂y

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

∂z

=

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2x =

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

2

 

x

2

− y

2

 

 

 

 

x

2

− y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

∂z

=

 

 

1

 

(−2 y) =

 

−y

 

,

∂y

 

x

2

− y

2

x

2

− y

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − y2

 

− x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂

2

z =

 

∂

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − y2

 

 

 

 

 

− y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

 

 

 

)

 

 

 

∂x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

− y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

− y

2

 

 

 

 

2

− y

2

3/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂

2

z

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

2

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

x

2

− y

2

 

 

 

 

(x

2

− y

2

)

3 / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂

2

z

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= x

 

 

(x2

− y2 )−1/ 2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

− y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

−3 / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= x

−

 

 

 

 

(x

 

 

− y

 

 

 

)

 

 

 

 

 

(−2y) =

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2

 

3 / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− y2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

Find

 

the

 

 

partial

 

 

derivatives

 

∂ 3u

 

and

 

∂ 3u

 

for

 

a function

 

 

 

 

 

 

∂x3

 

 

 

∂x∂y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u = x4 + xy3 + x cos y sin z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. We have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u

= 4x3 + y3 + cos y sin z ,

 

 

 

∂ 2u = 12x 2

,

∂ 3u

= 24x ;

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ 2u

=

 

 

∂

 

(4x3

 

+ y3 + cos y sin z) = 3y 2 − sin y sin z ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ 3u

 

 

 

=

 

∂

 

(3y

2

 

− sin y sin z)

 

= 6y − cos y sin z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y 2

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Find

∂ 2 z

 

and

 

 

 

 

∂ 2 z

 

of an intermediate function

x2 + y2 +z2 =1 .

∂x2

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Since

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

= 0 , ∂z

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

2x +2z

∂z = 0

 

,

 

=−

 

;

 

2y +2z

=−

; we have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

∂y

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z −x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z −x −

 

 

 

 

 

 

∂ z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z + x

 

 

 

∂

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

,

 

 

 

=

 

 

 

−

 

 

=−

 

 

 

 

 

 

=−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

2

 

 

 

 

 

 

 

z

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

3

 

 

 

∂x

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ∂z

 

 

∂z

 

 

 

−

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ z

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

z

 

−xy

 

 

 

 

 

∂

x

=−x

 

 

= x

 

= x

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

=

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

z

 

 

 

 

z

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

∂y

z

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Find the second-order differential for a function

z = (3x −2y)4 at point

М(3; 4).

Solution. To find the second-order partial derivatives for a given function at point М:

∂z = 4(3x −2 y)3 3 =12(3x −2 y)3 ,

∂z

= 4(3x −2y)3 (−2) =−8(3x −2y)3 ;

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

=

∂

(12(3x −2 y)3 ) = 36(3x −2 y)2 3 =108(3x −2y)2 ;

 

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

=

 

 

∂

 

(−8(3x −2y)3 ) =−24(3x −2y)2 (−2) = 48(3x−2y)2 ;

 

 

∂y2

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z

 

=

∂

(12(3x −2y)3 ) =36(3x −2y)2 (−2) =−72(3x−2y)2 ;

 

 

∂x∂y

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z(M )

=108(3x −2 y)2

 

x=3,

 

=108 ,

 

∂2 z(M )

= 48 ,

 

∂2 z

=−72 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=4

 

 

 

 

 

∂y2

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thus (1.8) is reduced to

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d 2 z(M ) =108dx2 −144dxdy +48dy2 .

 

13. Find d 2u , if u = x3 y + xz2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. For a function

 

u = f (x, y, z) ,

where

x , y and

z are the

independent variables. Let’s show that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2

u =

∂ 2 f

dx

2

+

 

∂ 2 f

dy

2

+

∂ 2 f

dz

2

+ 2

∂ 2 f

 

dxdy +

 

 

 

 

∂x2

 

 

∂y 2

 

∂z 2

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2

∂2 f

 

dxdz + 2

∂2

f

dydz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂z

∂y∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We find the second-order partial derivatives.

∂ 2 f

= 6xy ;

∂ 2 f

= 0

;

∂ 2

f

= 2x ;

∂ 2

f

= 3x

2

;

∂ 2 f

= 2z ;

∂2 f

= 0 .

∂x 2

∂y 2

∂z 2

∂x∂y

 

∂x∂z

∂y∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Thus,

d 2u = 6xydx2 + 2xdz2 + 6x2 dxdy + +4zdxdz .

14. Find d 2 z at point

M (−2; 0;1) , if z(x, y) is

x + y2 + z + z3 = 0 .

 

 

 

 

Solution. To find the second-order partial derivatives:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = x + y2 + z + z

3 ;

 

∂F

= 1 ;

 

 

∂F

 

= 2y

;

 

∂F

= 1 + 3z 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

= −

 

1

 

 

 

;

 

 

∂z

 

= −

 

 

 

2y

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + 3z 2

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + 3z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ 2 z

 

 

∂z

 

 

 

 

1

 

 

 

 

6z

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

−

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x2

 

 

∂x

 

1 +

 

3z 2

 

 

(1 + 3z 2 )2

 

 

 

 

 

 

 

(1 + 3z 2 )3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ 2 z

∂z

 

 

 

 

2 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

−2

 

 

 

 

24 yz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 =

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

2

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

−

 

 

 

 

;

∂y

 

 

+ 3z

2

 

 

 

 

 

 

2

(1 + 3z

2

)

2

1+ 3z

2

 

(1+ 3z

2

)

3

 

∂y

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + 3z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 yz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

−

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

∂y

 

 

1 + 3z 2

 

 

(1 +

 

3z 2 )2

 

 

 

 

 

 

 

(1

+ 3z 2 )3

 

 

 

 

 

 

 

At point M (−2; 0;1)

 

we have

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂2 z(M ) = −

 

3

 

,

∂2 z(M ) = 0,

 

∂2 z(M )

 

= −

1

 

; d 2 z(M ) = −

 

3

dx2 −

1

dy2 .

∂x2

 

 

32

 

 

 

∂x∂y

 

 

 

 

 

 

∂y2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

2

 

 

 

 

Т.2

 

Self-tests and class assignments

 

 

 

 

 

 

1. Let z be given by the formula

z = x2 y . Compute

 

zx,

zy and

z at point

M (0;1) when а)

x = 1 , y = 2 ; б)

x = 0,1 , y = 0, 5 .

x = 2 ,

y = −1 .

2. Let z be given by the formula z = x2 + y2 − 3xy . Compute

zx,

zy and z

if point is changing from M (1;1) to M1 (1, 2; 0, 9) .

 

 

∂z

 

 

 

In Problems 3—13, find the partial derivatives

∂z

and

for the given

∂x

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

functions z(x, y) .

3. z = x4 y + x − 2y 6 + 3 .

4. z = sin(2x + 3y) − xy .

27

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

5. z = arctg xy +arctg xy .

7.z = 2cos x arcsin y .

9.z = x x+ y .

11. z = f (x2 − y 2 ) .

6.z = ln(x2 − y 2 ) .

8.z = ln(x − 3y) . y + 2x

10.z = (x2 + y 2 )2x−5 y .

12.z = f (x + y, xy ) .

13.

e z + e x− y = e y+ z .

 

 

 

 

 

 

14. x2 + y 2 + z 2 = 2z .

In Problems 15—17, verify that a function

z(x, y) is due to equality.

15.

z = ln(x2 + xy + y 2 ) ,

x

∂z

 

+ y

∂z

= 2 .

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

16.

z = f (x2 + y 2 ) ,

y

∂z

= x

 

∂z

.

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

In Problems 15—17, use the differential to estimate the given expressions.

17.

(7,84)2 + (6,1)2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. ln(1 + (1,07)2 − (0,95)3 ) .

19.

(1,06)3,08 .

 

20. tg10°sin 85°.

21. arctg

1,12

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 97

 

In Problems 23—26, Find the differential dz of the given functions.

22.

z = x + arctg

y

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. x + y + z = ln z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In Problems

24––25, find the second-order

differential

for

the

given

functions z(x, y) .

 

 

 

 

 

24.

z = (x + 2 y)5 + sin(3x − y) .

25. z = xy + yx .

 

 

 

In

Problems

26––27, find the

second-order

differential

for

the

given

functions u(x, y, z) .

26.u = x3 + y2 + xz4 − 2 yz + 3(x − y)5 .

27.u = ln(x2 + y2 + z2 ) .

28

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Answers

1. а)

x z = 1 ,

 

y z = 0 ,

z = 3 ; б)

x z = 0,01 ,

y z = 0 , z = 0,015 .

 

2.

z = 0, 01 ,

dz = −0,1. 3. z′ = 4x3 y +

1

 

, z′

= x

4 − 12y5 . 5.

z′ = 0 , z′ = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

2

 

x

y

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

′

 

 

2

− y

2

) ,

′

 

2

− y

2

) .

7.

′

2

cos x

ln 2 arcsin y,

zx = 2x /(x

 

 

zy = −2y /(x

 

 

zx = − sin x

 

z′

=

2cos x

. 9. z′

= xx+ y (ln x + 1 + y / x) , z′

= xx+ y ln x . 10. z′ = 2(x2 + y2 )2x−5y ×

 

 

y

 

1− y2

 

 

x

 

 

 

 

 

y

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

× ln(x2 + y2 ) + 2x(x2 + y2 )2x−5y−1(2x − 5y) ,

 

z′

= −5(x2

+ y2 )2x−5y ln(x2 + y2 ) +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

+2y(x2 + y2 )2x−5 y−1(2x − 5y) . 11.

z′ =

f ′(w)2x ,

z′

= −2yf ′(w) ,

 

де

w = x2 − y2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

12.

z′

= f ′ + f ′

/ y, z′

=

f ′

− f

′x / y2

, де

u = x + y, v = x / y.

 

x

u v

 

y

 

 

u

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z′

=

ey+ z − ex− y

. 14.

z′

=

 

x

 

 

, z′

 

=

 

 

y

. 17. 9,878. 18. 0,29.

y

 

 

ez (1 − ey )

 

 

x

 

1 − z

 

y

 

1

− z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. 0,86.

 

22.

 

 

1

 

[(x2

+ y2

− y)dx + xdy] .

 

x2

+ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.z′ = e ,

x ez (ey − 1)

19.1,18. 20. 0,175.

23.1 −1 z [dx + dy] .x− y

24.

z′′ = 20(x + 2y)3 − 9sin(3x − y), z′′

 

= 80(x + 2y)3

− sin(3x − y),

 

 

 

 

xx

 

 

yy

 

 

 

 

 

 

z′′

= 40(x + 2y)3 + 3sin(3x − y) .

 

25.

z′′ =y( y − 1)x y−2+yx ln2 y,

z′′

= x y−1 + yx−1 +

xy

 

 

 

 

 

xx

 

 

 

xy

 

+ xyx−1 ln y + yx y−1 ln x,

z′′ = x(x

− 1) yx−2 + x y ln2 x.

 

26. u′′

 

= 6x + 60(x − y)3,

 

 

yy

 

 

 

 

 

xx

 

 

u′′

= 2 + 60(x − y)3, u′′

= 12xz2,

u′′

= −60(x − y)3,

u′′

= 4z3 ,

u′′

= −2 .

yy

zz

 

xy

 

 

xz

 

 

yz

 

Т.2 Individual the test problems

2.1. Find the partial derivatives ∂z ; ∂z and differentials dz for the given

∂x ∂y

functions z(x, y) .

2.1.1. а) z = 3x6 + 2x2 y5 − 4x + 5y3 ;

b) z = xy log y x .

2.1.2. а)

z = − x4 + 3xy4 − 5x3 + 2 ;

b) z = tg ln(x2 − y2 ) .

2.1.3. а)

z = −3x3 + 2x3 y5 − 5y2 + 1 ;

b) z = arcsin 2 x / y .

 

29

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2(x+
y)
.
.
+ y 2 ) .

2.1.4.а) z = 7x8 y − 32xy4 − 3y + 5 ;

2.1.5.а) z = 6x6 y3 − 2xy3 + 4x − 3 ;

2.1.6.а) z = 2x4 − y3 − 3xy4 + 4y + 2 ;

2.1.7.а) z = x3 − 2y4 + x5 y + 7x −1 ;

2.1.8.а) z = − x2 y4 − 2x + y8 + 2x − 6 ;

2.1.9.а) z = −3xy2 + x3 y − 3y + 3 ;

2.1.10.а) z = 5x5 y2 − x + y6 + 10 ;

2.1.11.а) z = 7x4 y2 − 3y3 + 3x − 4 ;

2.1.12.а) z = −4x4 y5 − 6x + y4 − 8 ;

2.1.13.а) z = − x2 y3 − 4x − 3y2 + 7 ;

2.1.14.а) z = 2x7 y4 + 3x2 − y4 − 1;

2.1.15.а) z = − x4 y4 + 5x6 − 3y3 − 2 ;

2.1.16.а) z = 4x2 y2 − 2x5 − y + 10 ;

2.1.17.а) z = − x9 y4 + 2x3 + 4 y3 + 7 ;

2.1.18.а) z = 3x2 y5 + 7x3 − y−2 − 5 ;

2.1.19.а) z = 5x3 y−3 − 2x2 + y4 + 4 ;

2.1.20.

а) z = − x4 y2 − 2x

y + 4x − 2 ;

2.1.21.

а) z = 4x3 y2 + 7

x − y5 − 6 ;

2.1.22. а) z = − x7 y6 + 6x3 y + 4x3 ; 2.1.23. а) z = x4 y2 − x2 + 4y−3 − 8 ;

2.1.24. а) z = −2x2 y5 − 2x y3 + 4y ;

30

b) z = (arcsin x) y .

b) z = xy3 ln sin(x − 2 y) . b) z = sin3 x cos(x + 3y) . b) z = ( y + x) arctg xy . b) z = 3x− y ln(x2

b) z = arcctg lnxy

b) z = arccos ln x y

b) z = e xy2 (x2 − .

b) z = 4 x2 + y2 (2x4 − y 4 ) . b) z = sin5 (x3 + xy − y3 ) . b) z = cos3 (x2 − y 2 ) .

b) z = (e x cos y + esin y )3 . b) z = y)sin(x− y) .

b)z = y ln x .

xln y

b) z =

y 2 ln x

 

.

x ln(y 2

+ 1)

 

 

 

b) z =

 

y 2

+ x

2

 

.

 

 

(x

+ y)

2

 

 

 

 

 

 

 

b) z = ln(x − 2y) . ln(y + 2x)

b) z = x(sin x)cos y .

b) z = (x + y 2 ) x + 4y .

b)z = tg x ctg y .

x+ y

b)z = tg x + ctg y .

x2 + y2

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]