7. Kétváltozós függvények

Hasonló dokumentumok
Többváltozós analízis gyakorlat, megoldások

Kétváltozós függvények ábrázolása síkmetszetek képzése által

Határérték. Wettl Ferenc el adása alapján és Wettl Ferenc el adása alapján Határérték és

Teljes függvényvizsgálat példafeladatok

Írja át a következő komplex számokat trigonometrikus alakba: 1+i, 2i, -1-i, -2, 3 Végezze el a műveletet: = 2. gyakorlat Sajátérték - sajátvektor 13 6

Kalkulus II., harmadik házi feladat

Másodfokú függvények

Függvények határértéke és folytonossága. pontban van határértéke és ez A, ha bármely 0 küszöbszám, hogy ha. lim

1) Adja meg a következő függvények legbővebb értelmezési tartományát! 2) Határozzuk meg a következő függvény értelmezési tartományát!

Matematika III előadás

Elemi függvények. Nevezetes függvények. 1. A hatványfüggvény

Bodó Bea, Somonné Szabó Klára Matematika 2. közgazdászoknak

a.) b.) c.) d.) e.) össz. 4 pont 2 pont 4 pont 2 pont 3 pont 15 pont

Analízis I. zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I okt. 19. A csoport

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

Matematika OKTV I. kategória 2017/2018 második forduló szakgimnázium-szakközépiskola

A fontosabb definíciók

Többváltozós, valós értékű függvények

Függvények. 1. Nevezetes függvények A hatványfüggvény

Egyváltozós függvények differenciálszámítása II.

Kétváltozós függvények differenciálszámítása

l.ch TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK HATÁRÉRTÉKE ÉS DIFFERENCIÁLHATÓSÁGA

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Többváltozós függvények Feladatok

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

A gyakorlatok anyaga

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Egyenletek, egyenletrendszerek

Az f ( xy, ) függvény y változó szerinti primitív függvénye G( x, f xydy= Gxy + C. Kétváltozós függvény integrálszámítása. Primitívfüggvény.

Többváltozós, valós értékű függvények

Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

MAGYARÁZAT A MATEMATIKA NULLADIK ZÁRTHELYI MINTAFELADATSOR FELADATAIHOZ 2010.

1.1. Halmazelméleti alapfogalmak

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Egyenletek, egyenletrendszerek

Hármas integrál Szabó Krisztina menedzser hallgató. A hármas és háromszoros integrál

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

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Inverz függvények Inverz függvények / 26

A differenciálegyenlet általános megoldása az összes megoldást tartalmazó halmaz.

3. Lokális approximáció elve, végeselem diszkretizáció egydimenziós feladatra

Matematika. 4. konzultáció: Kétváltozós függvények szélsőértéke. Parciális függvény, parciális derivált

Szabadsugár. A fenti feltételekkel a folyadék áramlását leíró mozgásegyenlet és a kontinuitási egyenlet az alábbi egyszerű alakú: (1) .

A legjobb közeĺıtés itt most azt jelentette, hogy a lineáris

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

6. ELŐADÁS DIFFERENCIÁLSZÁMÍTÁS II. DIFFERENCIÁLÁSI SZABÁLYOK. BSc Matematika I. BGRMA1HNND, BGRMA1HNNC

Függvények Megoldások

Algebrai egész kifejezések (polinomok)

Feladatok a levelező tagozat Gazdasági matematika I. tárgyához. Halmazelmélet

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

Halmazok Egész számok

9. évfolyam Javítóvizsga felkészülést segítő feladatok

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

2014. november Dr. Vincze Szilvia

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

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

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

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Kettős és többes integrálok

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

15. Többváltozós függvények differenciálszámítása

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, x x 2 dx = arctg x + C = arcctgx + C,

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Sorozatok határértéke SOROZAT FOGALMA, MEGADÁSA, ÁBRÁZOLÁSA; KORLÁTOS ÉS MONOTON SOROZATOK

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI, JELLEMZÉSI SZEMPONTJAI

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

Függvényhatárérték és folytonosság

Líneáris függvények. Definíció: Az f(x) = mx + b alakú függvényeket, ahol m 0, m, b R elsfokú függvényeknek nevezzük.

HÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai

= és a kínálati függvény pedig p = 60

18. előadás ÁLLANDÓ KÖLTSÉGEK ÉS A KÖLTSÉGGÖRBÉK

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

Hozzárendelés, lineáris függvény

8n 5 n, Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás,

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Analízis IV. gyakorlat, megoldások

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

A valós számok halmaza

n 2 2n), (ii) lim Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, (ii) 3 t 2 2t dt,

Az f függvénynek van határértéke az x = 2 pontban és ez a határérték 3-mal egyenl½o lim f(x) = 3.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

7.4. A programkonstrukciók és a kiszámíthatóság

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

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

Matematika A1a Analízis

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

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

Sokszínû matematika 12. A KITÛZÖTT FELADATOK EREDMÉNYE

Átírás:

Matematika segédanag 7. Kétváltozós függvének 7.. Alapfogalmak Az A és B halmazok A B-vel jelölt Descartes-szorzatán azt a halmazt értjük, melnek elemei mindazon a, b) rendezett párok, amelekre a A és b B. Példa: Ha A={a, b, c} és B={, 4}, akkor A B={a, ),a, 4),b, ),b, 4),c, ),c, 4)} Megjegzés: Az, hog A B elemei rendezett párok, azt jelenti, hog léneges, hog melik elem van elöl, és melik a második. A fenti példában a, ) A B, de, a) A B. Példa: R R elemei a valós számokból álló rendezett párok. Olan rendezett párok, melek első és második eleme is valós szám.) Jelölés: AzR R halmazt szokás röveidenr -tel jelölni. Megjegzés: Ezt a halmazt az koordináta-síkkal szokás szemléltetni, mert R R minden, ) elemének megfeleltetjük a sík azon pontját, melnek első koordinátája, második koordinátája. Ez a megfeleltetés kölcsönösen egértelmű.) Példa: [, 4] [, ] elemei olan valós számokból álló rendezett párok, amelek első eleme és 4 közé, második eleme és közé esik. Megjegzések: Uganez a halmaz a következőképpen is felírható: {, ) 4, } A halmaz szemléltethető az síkban eg téglalappal. 3 4 Megjegzés: Können látható, hog [, 4] [, ] R. AzR részhalmazai az sík részhalmazaival szemléltethetők, melek esetenként az elemi geometriából jól ismert síkidomok. Készítette: Vajda István 87

Matematika segédanag Legen H R halmaz. Az f : H R függvéneket kétváltozós függvéneknek nevezzük. Példa: f : [, 4] [, ] R, Jelölés: Uganezt a függvént íg is megadhatjuk: Megjegzések:, ) f : [, 4] [, ] R, f, ) = A függvén értelmezési tartomána a korábban már megismert [, 4] [, ] halmaz. Az értelmezési tartomán eges pontjaihoz tartozó függvénértékeket az f, ) = képletbe való helettesítéssel határozhatjuk meg. Például a 4, ) ponthoz tartozó függvénérték f 4, )= 4 = 8. A függvén által felvett legkisebb függvénérték, melet a függvén a, ) pontban vesz fel, a legnagobb függvénérték pedig 6 és a 4, ) ponthoz tartozik. Bizonítható, hog a függvén értékkészlete a [, 6] intervallum. Az ábrán az értelmezési tartomán és annak néhán pontjához tartozó függvénérték látható: Eg másik lehetséges ábrázolás: 8 6 4 6 3 4 3 4 Függvénértékek 3 4 5 6 7 8 9 3 4 5 6 Készítette: Vajda István 88

Matematika segédanag Leggakrabban háromdimenziós koordinátarendszerben ábrázoljuk a kétváltozós függvéneket: z z = Megjegzés: Előfordul, hog a koordinátatengeleken nem uganolan hosszúságú szakaszokat választunk egségnek. Íg van ez a fenti ábrán is, ahol a z-tengelen rövidebb szakasz felel meg eg egségnek, mint az, illetve -tengelen. 7... Értelmezési tartomán A kétváltozós függvén definíciójában szereplő H halmazt a függvén értelmezési tartománának nevezzük. Az értelmezési tartomán gakran eplicit módon szerepel a függvén megadásában, mint pl. a fenti f : [, 4] [, ] R,, ) függvén esetén. Ha nem adjuk meg külön az értelmezési tartománt, akkorr azon legbővebb részhalmazát tekintjük értelmezési tartománnak, ahol a függvén értelmezhető és értékei valós számok. Példák: Ha f, ) = 9, akkor a függvénérték csak abban az esetben valós szám, ha 9, azaz +. A függvén értelmezési tartomána tehát D f = {, ) + 9 }. Ennek az értelmezési tartománnak a képe az síkban az origó középpontú, r=3sugarú zárt) körlap. 3 3 3 3 Megjegzés: A halmaz zárt, ha minden határpontját tartalmazza, nílt, ha egetlen határpontját sem tartalmazza. Készítette: Vajda István 89

Matematika segédanag Legen g, ) = ln + ). Mivel csak a pozitív számok logaritmusát értelmezzük, D g = {, ) +> }. Ezt a halmazt az síkban eg nílt félsíkkal szemléltethetjük: 3 3 3 3 7... Értékkészlet Az f :R H R kétváltozós függvén értékkészletén azt az R f R halmazt értjük, amelnek minden z eleméhez létezik, ) H, amelre f, ) = z. Példák: A korábban megismert f : [, 4] [, ] R, R f = [, 6], ) függvén értékkészlete Az f, ) = 9 függvén értékkészlete az R f = [, 3] intervallum. A g, ) = ln + ) függvén értékkészlete a valós számok halmaza, azaz R g =R. 7..3. Korlátosság Az f :R H R kétváltozós függvén alulról korlátos, ha k R, amelre teljesül, hog, ) H esetén f, ) k. Magarázat: A k R jelölés azt jelenti, hog van olan k-val jelölt) valós szám, a, ) H pedig azt, hog minden H halmazbeli, ) pár. Tehát a definíció szerint alulról korlátosnak nevezzük azt a függvént, amelhez létezik olan k-val jelölt) valós szám, amel minden függvénértéknél kisebb vag egenlő. Készítette: Vajda István 9

Matematika segédanag Az f :R H R kétváltozós függvén felülről korlátos, ha K R, amelre teljesül, hog, ) H esetén f, ) K. Az f :R H R kétváltozós függvén korlátos, ha alulról is és felülről is korlátos. Megjegzés: Ha k R alsó korlátja eg függvénnek, akkor minden k-nál kisebb szám is alsó korlátja és hasonlóan, ha K R felső korlát, akkor minden K-nál nagobb szám is felső korlát. Példák: ) Az f : [, 4] [, ] R,, függvén korlátos, mert a alsó- a 6 pedig felső korlátja. Uganennek a függvénnek pl. a is alsó korlátja és pl. a is felső korlátja. A függvén legnagobb alsó korlátja a és a legkisebb felső korlátja a 6. Az f, ) = 9 függvén ugancsak korlátos, legnagobb alsó korlátja, legkisebb felső korlátja 3. A g, ) = ln + ) függvén nem korlátos, mert sem alsó, sem felső korlátja nincs. Pl. a nem felső korlátja ha van olan, ) pár, amelre g, ) = ln + ) >. Ennek feltétele, hog +>e teljesüljön. Ez können teljesíthető is, ha -et és -t elég nagnak választjuk. Uganilen gondolatmenettel bármilen valós számról bebizoníthatjuk, hog nem felső korlátja a függvénnek.) Az f, ) = + függvén sem korlátos. Igaz, hog van alsó korlátja a a legnagobb alsó korlát), felülről azonban nem korlátos. Készítette: Vajda István 9

Matematika segédanag 7..4. Foltonosság ) Legen P {, R. A P pont R -beli)δ-sugarú körne-, ) ) + ) <δ,, ) } R zetén a G δ = halmazt értjük. Megjegzés: A fenti körnezetet az síkban a P, ) középpontúδ-sugarú nílt körlappal szemléltethetjük. Az f :R ) H R kétváltozós függvén a P, pontban foltonos, ha ε > számhoz megadható P eg olan G D f körnezete, amelre teljesül, hog, ) G esetén f, ) f ), <ε. Példa: Az f, ) = + függvén foltonos a, ) helen az origóban), mert haε tetszőleges pozitív szám, akkor létezikδamelre <δ< ε és ha, ) a, )δsugarú körnezetében van, azaz + <δ, akkor f, ) f, ) = + <δ <ε. Tétel: Ha az f és g kétváltozós függvének foltonosak, ) -ban, akkor ott összegük, különbségük és szorzatuk is foltonos. Ha g, ), akkor f g is foltonos, ) -ban. Megjegzés: A tételből következik, hog a fenti példában szereplő f, ) = + függvén nemcsak a, ) pontban, hanem mindenütt foltonos. Készítette: Vajda István 9

Matematika segédanag 7.. A kétváltozós függvének differenciálszámítása 7... Parciális derivált Legen az f, ) ) kétváltozós függvén értelmezve a P, pont eg körnezetében. Ha a f lim, ) f, ) határérték létezik és véges, akkor az f függvént az változó szerint parciálisan differenciálhatónak nevezzük az P pontban. A fenti határértéket az f függvén P -beli szerinti parciális deriváltjának nevezzük. is. Megjegzés: Hasonlóan értelmezhetjük az változó szerinti parciális differenciálhatóságot Jelölés: Az f, ) függvén ) ), pontbeli szerinti parciális deriváltját f, - nal, vag f ) f -lal, szerinti parciális deriváltját f, -nal, vag P=P -lal jelöljük. P=P Példák: Számítsuk ki az f, ) = + kétváltozós függvén P, ) pontbeli parciális deriváltjait! Megoldás: f f + ) 4+), )=lim ) 4+ 4+), )=lim = lim 4 = lim +)=4 = lim = lim ) + = Számítsuk ki az f, ) = kétváltozós függvén P, 3) pontbeli szerinti parciális deriváltját! Megoldás: f, 3)=lim ) 3 3 = lim 3 = lim + = 3 3 Készítette: Vajda István 93

Matematika segédanag Megjegzés: A kétváltozós függvén parciális deriváltjának is van szemléletes jelentése. Akárcsak az egváltozós függvén deriváltjának.) Tegük fel, hog az f függvén P, ) pontjához tartozó parciális deriváltak léteznek. A P, ) ponton át végtelen sok olan síkot fektethetünk, amel a koordinátarendszer z tengelével párhuzamos, de ezek között csak eg olan van, amel az -tengellel is párhuzamos. Ez a függvént ábrázoló felületből eg z síkkal párhuzamos görbét metsz ki. Ehhez a görbéhez az,, f, ) ) pontban érintőt rajzolhatunk. Az ábrán pirossal rajzolt egenes.) Ennek az érintőnek a meredeksége a konkrét példában a b hánados) az szerinti parciális derivált a szemléletes jelentése. Az változó szerinti parciális derivált szemléletes jelentése hasonló, csak akkor a P ponton átmenő z síkkal párhuzamos sík metszi ki a felületből a megfelelő görbét. z z = + b a Készítette: Vajda István 94

Matematika segédanag Jelentse G azt a halmazt, amelnek pontjaiban az f :R H R kétváltozós függvénnek létezik az -szerinti parciális deriváltja. Nilván G H.) Ekkor azt a G R függvént, amel G minden pontjában az f függvén adott pontbeli -szerinti parciális deriváltját veszi fel értékül, az f függvén -szerinti parciális deriváltfüggvénének nevezzük. Jelölés: f, f Megjegzések:, ), illetve f. Hasonlóan értelmezhető az -szerinti parciális deriváltfüggvén is. A kétváltozós függvén parciális deriváltfüggvénei is kétváltozós függvének. G R ) A kétváltozós függvének parciális deriváltfüggvéneit hasonlóan határozhatjuk meg, mint az egváltozós függvének deriváltfüggvéneit, mindössze arra kell ügelni, hog a másik változót tehát amelik szerint éppen nem deriválunk) konstansként kell kezelni. Példák: Ha f, ) = + 3++4 6, akkor f mert deriváltja és csak konstans szorzónak számít,... ) f f, = = +3+4, ) = f = + 3+, Ebben az esetben az eredeti függvén is és a parciális deriváltfüggvének is minden valós, ) számpárra értelmezettek, azaz D f = D f = D f =R. Ha f, ) = ) f 9, akkor f, = = 9 és ) f f, = = 9 Itt D f = H) az origó középpontú 3 egség sugarú zárt körlap, míg D f = D f = G) az origó középpontú 3 egség sugarú nílt körlap. Tehát az eredeti függvén értelmezett a körvonal pontjaiban, de ott parciálisan nem differenciálható egik változó szerint sem.) Megjegzés: A korábbiakban láttunk példát a parciális derivált kiszámítására a definíció alapján, azonban sokkal egszerűbb, ha előállítjuk a parciális deriváltfüggvéneke)t, és behelettesítünk. Készítette: Vajda István 95

Matematika segédanag Példák: Számítsuk ki az f, ) = + kétváltozós függvén P, ) pontbeli parciális deriváltjait! ) ) Megoldás: f, =, ezért f, )=4, f, =, ezért f, )=. Számítsuk ki az f, ) = kétváltozós függvén P, 3) pontbeli szerinti parciális deriváltját! Megoldás: f, ) =, ezért f, 3)= 3. Ha az f, ) kétváltozós függvén parciálisan differenciálható a P, ) pont eg körnezetében egik vag mindkét változója szerint és parciális deriváltfüggvénei) parciálisan differenciálhatók) P -ban, az egik vag minkét változó szerint), akkor f kétszer differenciálható parciálisan a P pontban és parciális deriváltfüggvénének parciális deriváltját másodrendű parciális deriváltnak nevezzük. Megjegzés: Összesen négféle másodrendű parciális derivált lehetséges, mert először is, másodszor is két-két változó szerint deriválhatunk parciálisan. Jelölések, elnevezések: Ha először is és másodszor is az változó szerint deriválunk parciálisan, akkor az f függvén -szerinti tiszta másodrendű parciális deriváltjához jutunk: f P )= f. P=P Hasonlóan értelmezhető az -szerinti tiszta másodrendű parciális derivált: f P )= f. P=P Ha az egik esetben az, a másik esetben pedig az változó szerint deriválunk parciálisan, akkor az f függvén veges másodrendű parciális deriváltjához jutunk, ami kétféle lehet aszerint, hog melik változó szerint deriváltunk először. Ha először deriválunk, másodszor szerint, akkor az f P )= f, P=P Készítette: Vajda István 96

Matematika segédanag ellenkező esetben az f P )= f, P=P veges másodrendű parciális derivált az eredmén. Figeljük meg, hog az első jelölésnél a deriválás sorrendjében balról jobbra, míg a második jelölésnél jobbról balra soroljuk fel a változókat! Megjegzések: Hasonlóan értelmezhetjük a harmad-, neged- és magasabbrendű parciális deriváltakat is. Az elsőrendű parciális deriváltfüggvénhez hasonlóan beszélhetünk magasabbrendű parciális deriváltfüggvénekről is. Példák: Ha f, ) = 3 + 3, akkor f ), = 3 +4 3 és f ), = 3 + 4 3 f ), = 6+4, f ), = f ), = 3 + 8 3 és f ), = 4 f, )=6, f, 3)= f, 3)=4 és f, )=4 Ha f, ) = ln 3+ ), akkor f, ) = ln 3+ ) + 3 3+ f ) ) 3, = ln 3+ + 3+ + 6 és f, ) = 3+ ) 3+ 9 ) = 3+ = ln 3+ ) + 3+ 9 3+ ) f 66, )= ln 5+ 5 f ) 4, = 3+ 6 ) = 6 + 8 ) 3+ 3+ f 3, )= 69 Tétel: Ha az f kétváltozós függvén veges másodrendű parciális deriváltfüggvénei értelmezettek a P pont eg körnezetében és P -ban foltonosak, akkor f P )= f P ). Készítette: Vajda István 97

Matematika segédanag 7... Totális differenciálhatóság ) Ha van a P, pontnak olan körnezete, amelben az f, ) kétváltozós függvén értelmezett, és amelnek minden P, ) pontjára f P) f P )=A )+B ) + a P) )+b P) ), ahol A és B valós számok, és az a P), b P) kétváltozós függvénekre teljesül, hog lim a P)= lim b P)=, akkor f P P P P differenciálható a P pontban. Megjegzés: Ha hangsúlozni kívánjuk, hog ez a differenciálhatóság más mint a parciális differenciálhatóság, akkor azt mondjuk, hog f a P pontban totálisan differenciálható. Totális teljes) differenciálhatóság.) Példa: Láttuk korábban, hog az f, ) = + függvén mindkét változója szerint parciálisan differenciálható a P, ) pontban. Megmutatjuk, hog uganitt totálisan is differenciálható: f, ) f P )= f, ) 5=4 )+ ) + ) + ), tehát A=4, B=, a P)= ), b P)= ) és lim P P )= lim P P ) =. Tétel: Ha az f kétváltozós függvén totálisan) differenciálható a P pontban, akkor ott foltonos is. Megjegzés: Ha az f kétváltozós függvénről csak annit tudunk, hog a P pontban parciálisan differenciálható esetleg mindkét változója szerint), akkor még nem biztos, hog f foltonos is P -ban. Tehát az egváltozós függvén differenciálhatóságának megfelelője a kétváltozós függvéneknél nem a parciális, hanem a totális differenciálhatóság. Készítette: Vajda István 98

Matematika segédanag Tétel: Ha az f kétváltozós függvén totálisan) differenciálható a P pontban, akkor ott mindkét változója szerint parciálisan is differenciálható. Megjegzések: A tétel alapján tehát mondhatjuk, hog a totális) differenciálhatóság erősebb tulajdonság, mint a parciális differenciálhatóság. A teljes differenciálhatóságnak szükséges feltétele a mindkét változó szerinti) parciális differenciálhatóság.) A totális differenciálhatóság definíciójában szereplő A és B egütthatók éppen a függvén adott pontbeli parciális deriváltjai: A= f P ) és B= f P ). Ha az f, ) ) kétváltozós függvén a P, pontban totálisan differenciálható, akkor a d f=f, ) d+ f, ) d kifejezést az f függvén P -beli teljes totális) differenciáljának nevezzük. Példa: Az f, ) = 3 kétváltozós függvén teljes differenciálja a P, 3) pontban ) d f= 3d d, mert f ), = 3 = = 3 és f, = 3 = =. =3 =3 Készítette: Vajda István 99

Matematika segédanag 7.3. A kétváltozós függvének differenciálszámításának alkalmazásai 7.3.. Felület érintősíkja Tétel: Ha az f, ) ) kétváltozós függvén a P, pontban totálisan differenciálható, akkor a z = f, ) felületnek az,, f ), ) pontban létezik érintősíkja és annak n f P ), f P ), ) eg normálvektora. Példa: Láttuk, hog az f, ) = 3 kétváltozós függvén totálisan differenciálható a P, 3) pontban. Mivel f P )= 6, ezért az E, 3, 6) pont rajta van a kétváltozós függvént ábrázoló z= 3 felületen. Az E pontban a felülethez érintősík húzható, melnek normálvektora n 3,, ). Tehát a felület E ponthoz tartozó érintősíkjának egenlete 3 z=6. 7.3.. Hibaszámítás Tétel: Ha az f, ) ) kétváltozós függvén a P, pontban totálisan differenciálható, és az, illetve számokat és abszolút hibával tudjuk meghatározni, akkor a függvénérték hibáját az f P) f P ) = f f ), + f ), f ), + f ), összefüggés alapján tudjuk becsülni. Példa: Méréssel megállapítottuk, hog eg egenes körhenger alapkörének sugara r = 3±, cm), magassága m = 8±, 5cm). Határozzuk meg a henger térfogatát, valamint a számított térfogat abszolút és relatív hibáját! Megoldás: V= r mπ 7π 6, Készítette: Vajda István

Matematika segédanag A térfogatfüggvén parciális deriváltjai: V r r=3 = rmπ r=3 = 48π V m r=3 = r π r=3 = 9π m=8 m=8 m=8 m=8 A térfogat abszolút hibája: V =48π, +9π, 5=, 55π, 649 cm 3) A térfogat relatív hibája:δv= V V =, 55π 7π, 73 Készítette: Vajda István

Matematika segédanag 7.4. A kétváltozós függvének integrálszámítása 7.4.. A határozott integrál fogalma Legen adott az síkban eg téglalap, melnek oldalai a koordinátatengelekkel párhuzamosak. Ha a téglalapot oldalaival párhuzamos egenesek segítségével kisebb téglalapokra bontjuk, akkor az eredeti téglalap eg felosztását kapjuk. A felosztás finomságán a kis téglalapok átlóinak legnagobbikát értjük. Jelölés: Szokás a felosztást F-fel, a felosztás finomságát df-fel jelölni. df Készítette: Vajda István

Matematika segédanag Eg foltonos, zárt görbe által meghatározott tartomán felosztását eg a tartománt magában foglaló téglalap felosztásával kapjuk. Megjegzés: A tartomán felosztása olan síkidomokat határoz meg, melek csak a határvonaluk mentén érintkezhetnek és egüttesen lefedik a tartománt. Területük összege íg a tartomán területét adja. Készítette: Vajda István 3

Matematika segédanag Legen adott eg foltonos, zárt görbe által meghatározott T tartomán és ennek eg F felosztása, továbbá legen értelmezett T-n eg f kétváltozós függvén. Az f függvén eg F felosztáshoz tartozó Riemann-féle integrálközelítő összegén a n f i, i ) ti = f, ) t + f, ) t +...+ f n, n ) tn i= összeget értjük, ha az F felosztás a T tartománt n síkidomra bontja, melek területe t, t,...,t n, és az i, i ) pont a ti területű síkidom eg tetszőleges pontja. t, ) t, ) Megjegzés: Ha az f függvén a T tartománon csak pozitív értékeket vesz fel, akkor az integrálközelítő összeg a függvént ábrázoló felület T tartomán feletti része és a T tartomán közötti térrész térfogatának közelítése. A közelítés annál pontosabb, minél finomabb felosztást alkalmazunk. Készítette: Vajda István 4

Matematika segédanag Legen adott eg foltonos, zárt görbe által meghatározott T tartomán és legen az f kétváltozós függvén értelmezett T-n. Az f függvén Riemann-értelemben integrálható T-n, ha minden végtelenül finomodó felosztássorozat esetén az ehhez tartozó integrálközelítő összegek sorozata eg véges számhoz tart. n Azaz a lim f i, i ) ti határérték létezik és véges.) Ezt a n i= df n számot az f függvén T tartománon vett határozott integráljának nevezzük. Jelölés: T f vag T f, ) dt Megjegzések: Bizonítható, hogha az f függvén integrálható a T tartománon, akkor mindeg, hog T melik végtelenül finomodó felosztássorozatát vesszük, az ehhez tartozó integrálközelítő összegek sorozata mindig uganahhoz a számhoz tart, függetlenül attól, hog a résztartománok melik pontjában felvett függvénértéket használjuk fel az integrálközelítő összeg kiszámításához. Tehát nem számít, hog i, i ) a ti területű tartomán melik pontja.) Azt mondhatjuk, tehát, hog a Riemann-integrál, ha létezik, akkor egértelmű. Ha az f függvén a T tartománon csak pozitív értékeket vesz fel, akkor a függvént ábrázoló felület T feletti része és a T tartomán közé eső térrész térfogata éppen az f függvén T tartománon vett határozott integrálja, azaz V = f. Ez a kétváltozós T függvén Riemann-integráljának szemléletes jelentése. Készítette: Vajda István 5

Matematika segédanag 7.4.. A határozott integrál kiszámítása Tétel: Ha az f kétváltozós, valós függvén értelmezett és integrálható a T = { ), R a b, c d } téglalapon, akkor ezen téglalapon vett határozott integrálja: d b f= f, ) b d d d= f, ) d d T c a a c Megjegzés: Mint a tételből látszik kétféleképpen lehet az integrált kiszámítani: Először az majd az változó szerint integrálunk, vag éppen fordítva először az majd az változó szerint. Amikor az egik változó szerint integrálunk, akkor a másikat konstansként kell kezelni. Példák: Számítsuk ki az f, ) = + 4 függvén határozott integrálját a T= {, ) R 3, 5 } téglalapon! Megoldás: T f, ) dt= 5 3 + 4 ) d d= = 5 5 [ 3 6+ 6 3 Második megoldás: Fordított sorrendben integrálva:) T f, ) dt= 3 5 + 4 ) d d= = 3 3 3 + ] 3 d= ) [ d= 8 + 6 ] 5 3 = 94 [ + ] 5 d= 3 + 4 ) d= [ 3 + ] 3 = 94 Készítette: Vajda István 6

Matematika segédanag Számítsuk ki az f, ) = + ln függvén határozott integrálját a T= {, ) R 3, } téglalapon! Megoldás: T f, ) dt= 3 + ln ) d d= = [ 3 3 + ln ] 3 d= ) [ ] 6 3 + ln d= 3 + ln = 3 + 4 ln Tétel: Ha az f kétváltozós, valós függvén értelmezett és integrálható a T = { ), R a b,ϕ ) ϕ ) } tartománon, akkor ezen tartománon vett határozott integrálja: T f= b a ϕ ) ϕ ) f, ) d d Megjegzés: A tételben leírt tartománt tehát alulról és felülről eg-eg függvéngörbe, balról és jobbról pedig eg-eg egenesszakasz határolja. Az egenesszakaszok esetleg ponttá is fajulhatnak.) ϕ ) ϕ ) Készítette: Vajda István 7

Matematika segédanag Példák: Integráljuk az f, ) = függvént az A=, ), B4, ), C4, 4) pontok által meghatározott háromszögtartománon! Megoldás: 4 ϕ ) = ϕ ) = 4 T f, ) dt= 4 d d= = 4 4 3 d= [ [ 4 8 ] ] 4 d= = 3 Integráljuk az f, ) {, ) = sin függvént a T= R π }, cos tartománon! Megoldás: ϕ ) = cos T f, ) dt= π cos sin d d= ϕ ) = π = π [ sin ] cos d= π cos sin d= = [ ] π 6 cos3 = 6 Készítette: Vajda István 8