ANALIZA MATEMATYCZNA 2

str. 1

4

Pochodne cz ¾

astkowe i kierunkowe funkcji wielu zmiennych.

Gradient, ró·

zniczka, hesjan.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Zadanie 4.1 * Korzystaj ¾

ac z de…nicji obliczyć pochodn ¾

a kierunkow ¾

a funkcji f w punkcie p w kierunku wektora h:

a) f (x; y) = x2

3y + 1;

p = (0; 1) ;

h = ( 1; 2);

x2

y2

b) f (x; y) =

+

;

p = (2; 3);

h = (2; 3);

4

9

c) f (x; y) = 2 jxj + jyj ;

p = (0; 0);

h = ( 1; 2);

d) f (x; y; z) = x2 + y2 + z2;

p = (1;

1; 1) ;

h = (1; 1; 1):

Zadanie 4.2 * Korzystaj ¾

ac z de…nicji zbadać istnienie pochodnych cz ¾

astkowych funkcji f w punkcie p:

p

a) f (x; y) = x3 + y2;

p = (1; 2);

e) f (x; y) = 3 x + y;

p = (0; 0);

x

b) f (x; y) =

;

p = (1;

1);

f ) f (x; y) = ln(xy);

p = (1; 1);

y

p

c) f (x; y) =

x2 + y4;

p = (0; 0);

g) f (x; y; z) = xyz;

p = (1;

1; 1);

p

d) f (x; y) =

x4 + y4;

p = (0; 0);

h) f (x; y) = ex+2y z;

p = (0; 0; 0):

Zadanie 4.3 Obliczyć pochodne cz ¾

astkowe pierwszego rz ¾

edu i gradient funkcji f :

a) f (x; y) = arcsin x + ln (2y) + 3;

i) f (x; y) = tg3 x2

y ;

b) f (x; y) = xy2 + arctg x ;

y

j) f (x; y) = (ln y)sin x;

c) f (x; y) = ln (2x

y) ;

d) f (x; z) = x sin(xz2);

k) f (s; t) = ln(s2 + t2);

e) f (x; y) = logy x;

r

s

l) f (r; s) =

;

1

r + s

f ) f (x; y) = p

;

x2 + y2

m) f (x; y; z) = x2 + ezy;

g) f (x; y) = yx;

8

p

< x3 + y3

n) f (x; y; z) = arctg

x;

(x; y) 6= (0; 0);

h) f (x; y) = : x2 + y2

0

(x; y) = (0; 0);

o) f (x; y; z) = xyz + xy + x + 1:

2012

EKD

ANALIZA MATEMATYCZNA 2

str. 2

Zadanie 4.4 Obliczyć pochodn ¾

a kierunkow ¾

a funkcji f w punkcie p w kierunku wektora h wykorzystuj ¾

ac odpowied-

nie twierdzenie. Wyznaczyć ró·

zniczki podanych funkcji:

p

a) f (x; y) =

x2 + y4;

p = (0; 1);

h = (1; 1);

b) f (x; y) = cos(x2 + y2);

p = (1; 1) ;

h = (1; 1);

c) f (x; y) = ln (ex + ey) ;

p = (0; 0) ;

h dowolny;

d) f (x; y; z) = xyz;

p = (1; 1; 1) ;

h = ( 1; 1;

1):

Zadanie 4.5 ** Znaleźć maksymalny b÷¾

ad bezwzgl ¾

edny i wzgl ¾

edny powsta÷

y przy obliczaniu:

a) obj ¾

etości kuli, jeśli średnica kuli wynosi d = 3; 7

0; 05; a

3:14;

b) obj ¾

etości sto·

zka, przyjmuj ¾

ac promień podstawy r = 3

0; 02; wysokośc sto·

zka h = 2; 2

0; 1 oraz

3:14;

c) obj ¾

etości prostopad÷

ościanu o bokach a = b = 10

0:1 oraz c = 35

0:1:

Zadanie 4.6 **

a) Przy pomocy menzurki mo·

zna zmierzyć obj ¾

etość cia÷

a z dok÷

adności ¾

a

V = 0:1 cm3, a przy pomocy wagi

spr ¾

e·

zynowej mo·

zna ustalić jego mas ¾

e z dok÷

adności ¾

a

m = 1 g.

Obj ¾

etość cia÷

a zmierzona w ten sposób

wynosi V = 25 cm3, a masa m = 200 g. Z jak ¾

a w przybli·

zeniu dok÷

adności ¾

a mo·

zna obliczyć g ¾

estość

tego

cia÷

a?

b) Wspó÷

czynniki równania kwadratowego 0:5x2 + ax + b = 0, podane z dok÷

adościami

a = 0:01 i

b = 0:1,

wynosz ¾

a a =

3 i b = 2. Z jak ¾

a w przybli·

zeniu dok÷

adności ¾

a mo·

zna podać pierwiastki x1; x2 tego równania?

Zadanie 4.7 Wyznaczyć macierz Jacobiego i jakobian funkcji f : a) f (x; y) = (x + 2; y

3);

d) f (r; ') = (r cos2 '; sin 2');

b) f (x; y) = (xy; x2

y2);

e) f (z; y; z) = (x2 + 2z; xy;

yz);

c) f (r; ') = (r cos '; r sin ');

f ) f (z; y; z) = (z sin x; z cos y; z2): Zadanie 4.8 ** Udowodnić, ·

ze funkcja f : R2 ! R dana wzorem

(

xy

(x; y) 6= (0; 0) ;

f (x; y) =

x2 + y2

0

(x; y) = (0; 0)

ma pochodne cz ¾

astkowe w punkcie (0; 0), mimo ·

ze nie jest ci ¾

ag÷

a w tym punkcie.

2012

EKD

ANALIZA MATEMATYCZNA 2

str. 3

Zadanie 4.9 Zbadać, czy pochodne mieszane f 00

xy i f 00

yx s ¾

a równe:

a) f (x; y) = xy

x;

b) f (x; y) = ln(xy + 1);

( x3y

(x; y) 6= (0; 0) ;

c) f (x; y) =

x2+y2

0

(x; y) = (0; 0) ;

(

xy x2 y2

(x; y) 6= (0; 0) ;

d) f (x; y) =

x2+y2

0

(x; y) = (0; 0) ;

(

xy x2 y2

(x; y) 6= (0; 0) ;

e) f (x; y) =

x2+y2

0

(x; y) = (0; 0) :

Zadanie 4.10 Zbadać, które pochodne mieszane rz ¾

edu drugiego funkcji f s ¾

a równe:

a) f (x; y; z) = xy2 + y2z3 + x;

p

b) f (x; y; z) = x

y4 + z4:

Zadanie 4.11 Obliczyć pochodne cz ¾

astkowe drugiego rz ¾

edu i wyznaczyć hesjan funkcji f :

a) f (x; y) = x2 + 2xy

2;

c) f (x; z) = arctg(x + 2y);

b) f (x; y) = xexy;

d) f (x; y; z) = 1 + x + y2 + z3:

2012

EKD