9. feladatsor: Többváltozós függvények deriválása (megoldás)

Hasonló dokumentumok
Matematika III előadás

8. feladatsor: Többváltozós függvények határértéke (megoldás)

Kétváltozós függvények differenciálszámítása

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Kalkulus 2., Matematika BSc 1. Házi feladat

Többváltozós függvények Feladatok

2 (j) f(x) dx = 1 arcsin(3x 2) + C. (d) A x + Bx + C 5x (2x 2 + 7) + Hx + I. 2 2x F x + G. x

4. fejezet. Egyváltozós valós függvények deriválása Differenciálás a definícióval

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Differenciálszámítás. 8. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Differenciálszámítás p. 1/1

Többváltozós, valós értékű függvények

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

9. TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK DIFFERENCIÁLSZÁMITÁSA. 9.1 Metrika és topológia R k -ban

Többváltozós, valós értékű függvények

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

1. Bevezetés. 2. Felületek megadása térben. A fenti kúp egy z tengellyel rendelkező. ismerhető fel, hogy. 1. definíció. Legyen D R n.

Szélsőérték-számítás

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Feladatok megoldásokkal az első gyakorlathoz (differencia- és differenciálhányados fogalma, geometriai és fizikai jelentése) (x 1)(x + 1) x 1

5 1 6 (2x3 + 4) 7. 4 ( ctg(4x + 2)) + c = 3 4 ctg(4x + 2) + c ] 12 (2x6 + 9) 20 ln(5x4 + 17) + c ch(8x) 20 ln 5x c = 11

11. gyakorlat megoldásai

2014. november Dr. Vincze Szilvia

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

Matematika A1a Analízis

11. gyakorlat megoldásai

Kétváltozós függvény szélsőértéke

A képzetes számok az isteni szellem e gyönyörű és csodálatos hordozói már majdnem a lét és nemlét megtestesítői. (Carl Friedrich Gauss)

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

Matematika III előadás

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (L Hospital szabály, Taylor-polinom,

I. feladatsor. 9x x x 2 6x x 9x. 12x 9x2 3. 9x 2 + x. x(x + 3) 50 (d) f(x) = 8x + 4 x(x 2 25)

Figyelem, próbálja önállóan megoldani, csak ellenőrzésre használja a következő oldalak megoldásait!

A fontosabb definíciók

VIK A3 Matematika, Gyakorlati anyag 2.

Függvény differenciálás összefoglalás

Függvények vizsgálata

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

Feladatok megoldásokkal a harmadik gyakorlathoz (érintési paraméterek, L Hospital szabály, elaszticitás) y = 1 + 2(x 1). y = 2x 1.

Feladatok megoldásokkal az ötödik gyakorlathoz (Taylor polinom, szöveges szélsőérték problémák)

A lineáris programozás alapjai

Obudai Egyetem RKK Kar. Feladatok a Matematika I tantárgyhoz

Matematika I. NÉV:... FELADATOK: 2. Határozzuk meg az f(x) = 2x 3 + 2x 2 2x + 1 függvény szélsőértékeit a [ 2, 2] halmazon.

Matematika A1. 9. feladatsor. A derivált alkalmazásai. Függvény széls értékei

A gyakorlatok anyaga

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Nemlineáris programozás 2.

1. Oldja meg a z 3 (5 + 3j) (8 + 2j) 2. Adottak az A(1,4,3), B(3,1, 1), C( 5,2,4) pontok a térben.

6. feladatsor: Inhomogén lineáris differenciálegyenletek (megoldás)

Feladatgyûjtemény. Analízis III. Sáfár Zoltán

Függvény határérték összefoglalás

Dierenciálhányados, derivált

Elérhető maximális pontszám: 70+30=100 pont

Régebbi Matek B1 és A1 zh-k. deriválás alapjaival kapcsolatos feladatai. n )

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

5. fejezet. Differenciálegyenletek

A legjobb közeĺıtés itt most azt jelentette, hogy a lineáris

Matematikai analízis II.

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

Dierenciálhatóság. Wettl Ferenc el adása alapján és

1. feladatsor: Vektorfüggvények deriválása (megoldás)

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

7. Oldjuk meg az alábbi kezdetiérték-problémát: y x y = 6x, y(0) =

Analízis tételek alkalmazása KöMaL és más versenyfeladatokon

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

Óravázlatok: Matematika 2.

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

1. Parciális függvény, parciális derivált (ismétlés)

Boros Zoltán február

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Paraméter

2. Algebrai átalakítások

Számítógépes programok alkalmazása az analízisben

2. sillabusz a Többváltozós függvények kurzushoz

A Matematika I. előadás részletes tematikája

1. Analizis (A1) gyakorló feladatok megoldása

ANALÍZIS II. Példatár

Ellenőrző kérdések a Matematika I. tantárgy elméleti részéhez, 2. rész

Fizika 1 Mechanika órai feladatok megoldása 7. hét

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Matematika II. Feladatgyűjtemény GEMAN012B. Anyagmérnök BSc szakos hallgatók részére

MATEK-INFO UBB verseny április 6.

Matematika M1 Gyakorlat

Feladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

Matematika A1a Analízis

Függvények szélsőérték vizsgálata

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

Tananyag. Amikor ez nem sikerül (vagy nem érdemes előállítani a megoldás képletét, mert pl. nagyon

FÜGGVÉNYTANI ALAPOK A) ÉRTELMEZÉSI TARTOMÁNY

Matematika (mesterképzés)

Határozatlan integrál

Átírás:

Matematika Ac gyakorlat Vegyészmérnöki, Biomérnöki, Környezetmérnöki szakok, 017/18 ősz feladatsor: Többváltozós függvények deriválása (megoldás) 1 Számoljuk ki a következő függvények parciális deriváltjait a) x e x+y x + 1 + ln(x4 + 1) + (y + 1) 6 b) x 3 3xy + x 5y + ln a) b) f x(x, y) = (xex+y + x e x+y )(x + 1) x e x+y 4x (x + 1) + 4x3 x 4 + 1 f y(x, y) = ex+y x y x + 1 f x(x, y) = 3x + 3y + + 1(y + 1) 5 f y(x, y) = 6xy 5 Legyen 5(x 1) 4 + 4y Írjuk fel az elsőrendű parciális deriváltfüggvényeket (Az (1, 0) pontban asználjuk a definíciót) Ha (x, y) (1, 0), akkor mindkét parciális derivált számolásánál egy olyan összetett függvényt kell deriválni, aminek a külső és belső függvénye is differenciálató: f x(x, 10(x 1) 3 y) = 5(x 1) 4 + 4y f y(x, 4y y) = 5(x 1) 4 + 4y Az (1, 0) pontban azonban a gyök alatt 0 áll, ott a külső függvény nem differenciálató Emiatt a definíció alapján számolunk: f x(1, f(1 +, 0) f(1, 0) 5 4 0) 5 = 0 Hasonlóan íratjuk fel az y irányú deriváltat: f y(1, f(1, ) f(1, 0) 0) 4, ami nem létezik: jobbról, balról a atárérték 3 Legyen (x y) 4 + 4x 3 8y Számoljuk ki az elsőrendű és másodrendű parciális deriváltakat Hol deriválató (totálisan) a függvény? Mivel egyenlő grad f(1, )? A parciális deriváltfüggvények f x(x, y) = 8(x y) 3 + 1x f y(x, y) = 4(x y) 3 16y Mivel ezek mindenol folytonosak, az f függvény az egész R almazon totálisan differenciálató A gradiens komponensfüggvényei éppen a parciális deriváltak, grad f(1, ) = (f x(1, ), f y(1, )) = (1, 3)

4 Legyen (x )y + 6x + 3y a (x, y) (0, 0) x +y 0 egyébként Mivel egyenlő f x(x, y) ás f x(x, y)? Hol differenciálató (totálisan) f? Ha (x, y) (0, 0), akkor a függvény egy olyan racionális törtfüggvénnyel egyenlő, aminek a nevezője nem 0, teát ott totálisan differenciálató A parciális deriváltfüggvények f x(x, y) = y (x + y ) (x )y x (x + y ) + 6 f y(x, y) = (x ) y (x )y y (x + y ) + 3 A (0, 0) pontban a definíciót asználjuk A parciális deriváltak és f x(0, 0) f(, 0) f(0, 0) f x(0, 0) f(0, ) f(0, 0) 6 = 6 + 3 3, ami nem létezik Így f nem leet totálisan differenciálató sem az origóban 5 Adott az f(x, y, z) = x 3 + y 4 + x ye z függvény Mivel egyenlő grad f( 1, 1, 0)? Miért létezik? f xxz =? f xzx =? A parciális deriváltfüggvények f x(x, y, z) = 3x + xye z f z(x, y, z) = 4y 3 + x e z f y(x, y, z) = x ye z Mivel ezek folytonos függvények, f differenciálató, és így létezik a gradiens, komponensei éppen a parciális deriváltak A megadott pontot beelyettesítve grad f( 1, 1, 0) = (1, 5, ) adódik A kiszámolandó magasabbrendű deriváltak: f xxz(x, y, z) = (x ye z ) xx = (4xye z ) x = 4ye z f xzx(x, y, z) = (3x + xye z ) xz = (4xye z ) x = 4ye z Mivel a szereplő deriváltfüggvények folytonosak, a Young-tételből is következik, ogy f xxz és f xzx megegyezik 6 Írjuk fel (x y) + 4x 8y függvény P 0 (1, ) pontbeli érintősíkjának egyenletét! Először számoljuk ki a parciális deriváltfüggvényeket: f x(x, y) = 8x + 4(x y) f y(x, y) = 8 (x y) Mivel mindkettő folytonos, f totálisan differenciálató A gradiens komponensei a most kiszámolt deriváltak, teát grad f(1, ) = (8, 8) A függvényérték f(1, ) = 1, teát az érintősík egyenlete z = 1 + 8(x 1) 8(y )

További gyakorló feladatok 7 sin(y +x ) a (x, y) (0, 0) y +x 0 egyébként a) lim? Folytonos-e f az origóban? (x,y) (0,0) b) f x(0, 0) =? (Használjuk a definíciót) c) Totálisan deriválató-e f az origóban? a) Ha (x, y) 0, akkor y +x 0 felülről, mivel ez a függvény folytonos, nemnegatív, a elyettesítési érték 0 f ennek a függvénynek és a t sin t t függvénynek a kompozíciója, így az origóban az utóbbi függvény 0 pontbeli jobboldali atárértékéez tart sin t sin t lim f(x, y) t = 0, (x,y) (0,0) t 0+ t t 0+ t mivel az első tényező atárértéke 1 és a négyzetgyök (jobbról) folytonos A atárérték megegyezik a elyettesítési értékkel is, teát f folytonos az origóban b) A definíció alapján f x(0, 0) f(, 0) f(0, 0) sin( ) = sin( ) lim nem létezik, balról, jobbról + a atárérték c) Mivel nem létezik x szerinti parciális derivált, f nem differenciálató az origóban 8 Írjuk fel az f(x, y, z) = x y + yz 5z függvény gradiensét! Miért létezik a gradiens? Számítsuk ki az f függvény P 0 = (0, 10, 1) pontbeli v = ( 3, 4, 0) irányú deriváltját A parciális deriváltak f x(x, y, z) = xy f y(x, y, z) = x + z f z(x, y, z) = y 10z Mivel mindegyik folytonos, f differenciálató, és így létezik gradiens: grad f(x, y, z) = (xy, x + z, y 10z) A P 0 pontban grad f(0, 10, 1) = (0, 1, 0), a v irányú egységvektor ( v v = 3 5, 4 ) 5, 0, az iránymenti derivált a kettő skaláris szorzata, teát 4 5 Adott az 3y + e xy y arctan x y függvény és a P 0 = (0, 1) pont a) f x(x, y) =?; f y(x, y) =?, a y 0 b) Írjuk fel az f függvény P 0 pontbeli érintősíkjának egyenletét! c) Mennyi az f függvény P 0 pontbeli v = (, 7) irányú deriváltja? d) Adjuk meg az f függvény P 0 pontbeli iránymenti deriváltjának maximumát (minimumát), és adjuk meg a maximumoz (minimumoz) tartozó irányt 3

a) A függvény y 0 pontokban parciálisan differenciálató, a parciális deriváltfüggvények f x(x, y) = e xy y 1 + x y f y(x, y) = 3 + e xy xy arctan x y + x ( 1 + x y ) y b) A P 0 pontban a parciális deriváltak folytonosak, teát f differenciálató, a grafikonjának létezik érintősíkja f(0, 1) = 4 és grad f(0, 1) = ( 1, 3) alapján az érintősík egyenlete z = 4 1(x 0) + 3(y 1) c) A v irányában az iránymenti derivált v grad f(0, 1) v = 3 53 d) A maximális iránymenti derivált grad f(0, 1) = 10 10 Az y3 e x+1 képlettel megadott felületre a ( 1, 1) pont fölött egy vízcseppet ejtünk Merre fog elindulni? Mekkora az adott pontban a maximális meredekség? A csepp abba az irányba indul el, amerre a leggyorsabban csökken a függvény, teát grad f( 1, 1) irányba A parciális deriváltak f x(x, y) = e 1 x y 3 f y(x, y) = 3e 1 x y, ezek folytonosak, teát létezik gradiens és grad f( 1/, 1) = (, 3) A csepp teát a (, 3) irányba indul A legnagyobb meredekség grad f( 1/, 1) = 13 11 Legyen x 3y a (x, y) (0, 0) x +y 3 egyébként a) lim? Folytonos-e f az origóban? (x,y) (0,0) b) f x(x, y) =? f y(x, y) =? (Az origóban asználjuk a definíciót!) c) Mennyi az f függvény (1, 1) pontbeli v = ( 5, 1) irányú deriváltja? d) Adjuk meg az f függvény (1, 1) pontbeli iránymenti deriváltjának maximumát és minimumát! e) Írjuk fel az f függvény (1, 1) pontbeli érintősíkjának egyenletét! a) Tekintsük a függvényt az y = mx mentén Itt a atárérték x 3m x lim f(x, mx) x 0 x 0 x + m x = 1 3m + m Ez függ a meredekségtől, teát az f függvénynek nem létezik a atárértéke az origóban, így folytonos sem leet b) Az origón kívül f x(x, y) = x(x + y ) (x 3y ) 4x (x + y ) f y(x, y) = 6y(x + y ) (x 3y ) y (x + y ) 4

Az origóban a definíciót asználjuk: f x(0, 0) f(, 0) f(0, 0) nem létezik, f y(0, 0) f(0, ) f(0, 0) c) grad f(1, 1) = 14 (1, 1), a v irányú derivált ( 3) 3 ( 3) 5 0 = 0 v grad f(1, 1) v 13 = 8 d) A maximális iránymenti derivált grad f(1, 1) = 14 /, a minimális ennek ellentettje, azaz 14 / e) A függvényérték f(1, 1) =, teát az érintősík egyenlete 3 z = 3 + 14 14 (x 1) + (y + 1) 5