K rozpoznání růstu či klesání dané funkce určitém směru nám pomůže gradient, tj. vektor., ln(1 x2 + y 2 [ = y

Podobné dokumenty
K rozpoznání růstu či klesání dané funkce určitém směru nám pomůže gradient, tj. vektor., ln(1 x2 + y 2 [ = y

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek (2015)

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.

Úvodní informace. 17. února 2018

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

5. cvičení z Matematiky 2

Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci)

Matematika 1 pro PEF PaE

5.3. Implicitní funkce a její derivace

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Zadání. Goniometrie a trigonometrie

Funkce jedné proměnné

Teorie. Hinty. kunck6am

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Funkce zadané implicitně

Teorie. Hinty. kunck6am

Zkouška ze Základů vyšší matematiky ZVMTA (LDF, ) 60 minut. Součet Koeficient Body

8.4. Shrnutí ke kapitolám 7 a 8

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

x 2(A), x y (A) y x (A), 2 f

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

Základy matematiky pracovní listy

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 26. ledna x. x 1 + x dx. q 1. u = x = 1 u2. = 1 u. u 2 (1 + u 2 ) (1 u 2 du = 2.

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Příklady na konvexnost a inflexní body. Funkce f (x) = x 3 9x. Derivace jsou f (x) = 3x 2 9 a f (x) = 6x. Funkce f je konvexní na intervalu (0, )

Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018

IX. Vyšetřování průběhu funkce

Dvojné a trojné integrály příklad 3. x 2 y dx dy,

Rovinná napjatost a Mohrova kružnice

Petr Hasil

Zápočtová písemka z Matematiky III (BA04) skupina A

Definice Řekneme, že funkce z = f(x,y) je v bodě A = [x 0,y 0 ] diferencovatelná, nebo. z f(x 0 + h,y 0 + k) f(x 0,y 0 ) = Ah + Bk + ρτ(h,k),

i=1 Přímka a úsečka. Body, které leží na přímce procházející body a a b můžeme zapsat pomocí parametrické rovnice

Obsah Obyčejné diferenciální rovnice

. 1 x. Najděte rovnice tečen k hyperbole 7x 2 2y 2 = 14, které jsou kolmé k přímce 2x+4y 3 = 0. 2x y 1 = 0 nebo 2x y + 1 = 0.

III. Diferenciál funkce a tečná rovina 8. Diferenciál funkce. Přírůstek funkce. a = (x 0, y 0 ), h = (h 1, h 2 ).

verze 1.3 kde ρ(, ) je vzdálenost dvou bodů v R r. Redukovaným ε-ovým okolím nazveme ε-ové okolí bodu x 0 mimo tohoto bodu, tedy množinu

Sedlová plocha (hyperbolický paraboloid)

Matematická analýza I pro kombinované studium. Konzultace první a druhá. RNDr. Libuše Samková, Ph.D. pf.jcu.cz

Test M1-ZS12-2 M1-ZS12-2/1. Příklad 1 Najděte tečnu grafu funkce f x 2 x 6 3 x 2, která je kolmá na přímku p :2x y 3 0.

MATEMATIKA III. Olga Majlingová. Učební text pro prezenční studium. Předběžná verze

1 Funkce dvou a tří proměnných

Funkce. RNDR. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

1 Nulové body holomorfní funkce

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

má spojité parciální derivace druhého řádu ve všech bodech této množiny. Výpočtem postupně dostaneme: y = 9xy2 + 2,

1. Písemka skupina A...

EXTRÉMY FUNKCÍ VÍCE PROMĚNNÝCH

0.1 Úvod do matematické analýzy

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Příklady na testy předmětu Seminář z matematiky pro studenty fakulty strojní TUL.

Goniometrické a hyperbolické funkce

Funkce tangens. cotgα = = B a. A Tangens a cotangens jsou definovány v pravoúhlém trojúhelníku: a protilehlá b přilehlá.

Derivace. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

1 Integrál komplexní funkce pokračování

Derivace funkce Otázky

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

Definice globální minimum (absolutní minimum) v bodě A D f, jestliže X D f

22. & 23. & 24. Vlastnosti funkcí a jejich limita a derivace

Integrální počet funkcí jedné proměnné

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Derivace funkcí více proměnných

Zkouška ze Aplikované matematiky pro Arboristy (AMPA), LDF, minut. Součet Koeficient Body. 4. [10 bodů] Integrální počet. 5.

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

Limita funkce. FIT ČVUT v Praze. (FIT) Limita funkce 3.týden 1 / 39

Funkce tangens. cotgα = = Předpoklady: B a. A Tangens a cotangens jsou definovány v pravoúhlém trojúhelníku: a protilehlá b přilehlá

Repetitorium matematiky (soubor testů) KMA/P113

kopci a tuto představu přetavit do náčrtku celé situace, viz. obr.1. Aby však tento náčrt nebyl

Derivace funkce a parciální derivace

VI. Derivace složené funkce.

30. listopadu Derivace. VŠB-TU Ostrava. Dostupné: s1a64/cd/index.htm.

Cyklometrické funkce

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

1.1 Steinerovy věty. lineární momenty a momenty kvadratické. Zajímat nás budou nyní osové kvadratické. v ohybu. Jejich definice je

Matematická analýza III.

Písemná zkouška z Matematiky II pro FSV vzor

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Derivace funkce. Obsah. Aplikovaná matematika I. Isaac Newton. Mendelu Brno. 2 Derivace a její geometrický význam. 3 Definice derivace

Diferenciální počet funkcí více proměnných

0.1 Funkce a její vlastnosti

Definiční obor funkce

výsledek 2209 y (5) (x) y (4) (x) y (3) (x) 7y (x) 20y (x) 12y(x) (horní indexy značí derivaci) pro 1. y(x) = sin2x 2. y(x) = cos2x 3.

Parciální derivace a diferenciál

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Funkce jedné reálné proměnné. lineární kvadratická racionální exponenciální logaritmická s absolutní hodnotou

Otázky k ústní zkoušce, přehled témat A. Číselné řady

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 6

Parciální derivace a diferenciál

soubor FUNKCÍ příručka pro studenty

0 = 2e 1 (z 3 1)dz + 3z. z=0 z 3 4z 2 + 3z + rez. 4. Napište Fourierův rozvoj vzhledem k trigonometrickému systému periodickému

Příklad 1. Řešení 1a. Řešení 1b ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1B ČÁST 5

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Funkce. b) D =N a H je množina všech kladných celých čísel,

Matematika (KMI/PMATE)

Transkript:

VKM/IM - 204/205 Určete, da funkce f(x, y) ln( x 2 +y 2 ) v bodě A, ve směru vektorů u, 0, u 2 0,, u 3, a u 4, 2 roste či klesá a určete rychlost měny. Řešení: Funkce f(x, y) je definovány pro všechny body R 2, které splňují podmínku což jsou body uvnitř hyperboly x 2 + y 2. x 2 + y 2 > 0, tj. > x 2 y 2, Funkční hodnota v bodě A je f(, ) ln() 0. Pro lepší geometrickou přetavu si vykreslíme celou plochu, která je grafem funkce f(x, y), vi. obr. 2 Obráek : Náčrtek plochy f(x, y) ln( x 2 + y 2 ) K roponání růstu či klesání dané funkce určitém směru nám pomůže gradient, tj. vektor f f x, f ln( x 2 + y 2 ), ln( x2 + y 2 ) 2x y x y x 2 + y 2, 2y x 2 + y 2. Protože vyšetřujeme funkci f(x, y) v bodě A, spočteme si dále gradient v tomto konkrétním bodě. Nejde o nic jiného než o dosaení souřadnic bo do předchoího vtahu 2 ( ) f(a) ( ) 2 + 2, 2 ( ) 2 + 2 2, 2 Vynásobíme-li skalárně vektor f(a) s vektorem popisujícím vyšetřovaný směr můžeme jistit, da v tomto směru funkce klesá či stoupá. f(a) u 2, 2, 0 2 + 2 0 2 > 0, f(a) u 2 2, 2 0, 2 0 + 2 ( ) 2 < 0, f(a) u 3 2, 2, 2 + 2 ( ) 0, f(a) u 4 2, 2, 2 2 + 2 2 6 > 0. Z těchto výsledků již le vyčíst, že ve směru vektorů u a u 4 funkce roste, ve směru u 2 klesá a ve směru u 3 je konstantní.

Chceme-li dále určit velikost/rychlost stoupání či klesání, postupujeme stejně až na jednu drobnou měnu. Gradient musíme skalárně vynásobit vektorem, který má stejný směr jako vektor u i, aale má jednotkovou velikost. Takovým vektorem je vektor u i / u i. Výsledek tohoto součinu naýváme směrovou derivací funkce f(x, y) v bodě A a ve směru u, onačme jej (A). Protože vektory u a u 2 mají jednotkovou velikost a ve směru vektoru u 3 je funkce konstantní, provedeme výpočet poue pro u 4. 4 (A) f(a) u 4 u 4 2, 2, 2 u4 u 4 2, 2 2, 2, 2 5 2, 2 5,, 2 + 2 2 2 2 + 4 6. 5 5 5 5 Z výpočtu je také patrné, že výsledek f(a) u 4 stačilo vydělit velikostí vektoru u 4. Na ávěr ještě dodejme, že vektor f(a) je vektorem, který určuje směr, v kterém funkce f(x, y) v daném bodě A nejrychleji roste. Na obr.?? jsou nanačen pohled na vrstevnice plochy f(x, y) ln( x 2 +y 2 ). Přitom, de červená načí kladné hodnoty a modrá áporné. Jsou de akresleny také všechny uvažované vektory, takže je náorně vidět, že ve směru u 2 jdeme bo A do modrých-áporných hodnot. Stejně tak si le všimnout, že vektor u 3 leží na vrstevnici. A konečně, že vektor f (výraněný červeně) je k vrstevnici procháející bodem A kolmý. Obráek 2: Náčrtek plochy f(x, y) ln( x 2 + y 2 )

Vypočtěte gradient u(x, y, ) a směrovou derivaci v daném bodě A ve směru b. u(x, y, ) + (x 2 + y) 2, A 2, 4, 3, b, 2, 2. Řešení: Funkce u(x, y, ) je definována pro všechny body x, y, R 3. Funkční hodnota v bodě A je u(2, 4, 3) 3. A s pomocí gradientu resp. směrové derivace i de můžeme jistit, da funkce v daném směru roste nebo klesá. Protože však grafem funkce tří proměnných je čtyřroměrná plocha, musíme oželet grafickou přetavu a věnovat se poue výpočtům. Nicméně výpočty jsou skoro stejné jako v předchoím příkladě. Nejprve tedy spočteme gradient resp. gradient v bodě A u u x, u y, u + (x 2 + y) 2, + (x 2 + y) 2, + (x 2 + y) 2 x y 2x ( x 2 + y ) ( x 2 + y ),, + (x + (x 2 + y) 2 + y) 2, 2 + (x 2 + y) 2 u(a) 0, 0,. Dále si spočteme velikost vektoru b a budeme jej normovat, tj. ískáme něj vektor b n stejného směru s jednotkovou velikostí b b b 2 + 2 2 + 2 2 9 3, b n b b 3, 2 3, 2. 3 Teď již výpočty dokončíme, a to jedním skalárním součinem db (A) u(a) b n 0, 0, 3, 2 3, 2 3 2 3. Je dopočítáno a můžeme konstatovat, že funkce u(x, y, ) je v bodě A a ve směru b rostoucí.

Vypočtěte gradient u(x, y, ) a směrovou derivaci v daném bodě A ve směru b. () u(x, y, ) x 3 xy y 2 +, A 0, 4,, b, 2, 3. 4 (2) u(x, y, ) x 3 y 2 + x 2 2 y 3, A (3) u(x, y, ) 2 cos(x + 2y), A 2, 0, 4, b 4, 3, 0. π, π2, 2, b 2, 2,. ( ) 3x + 2y (4) u(x, y, ) ln, A,,, b 2,, 2. (5) u(x, y, ) x 2 2xy + 2, A,,, b 2,, 2. y3 (6) u(x, y, ) cos(x 2y) sin(y 2), A π, π 4, π, b,,. 8 (7) u(x, y, ) x tg (y 2), A 2, π 4, π, b,,. 8 2 (8) u(x, y, ) x 2 + xy + 3x + 2y 2 2y + 3 2 6, A,,, b 0,, 2. (9) u(x, y, ) x 2 + y 2 + 2 + 4, A 2, 2, 2, b,,. (0) u(x, y, ) x 2 + y 2 + 2 3xy, A,, 3, b, 2,. () u(x, y, ) x + 2 y + 3 + 4, A,,, b 5, 6, 7. xy (2) u(x, y, ) x y + x + y, A,,, b 3, 2, 4. (3) u(x, y, ) sin(xy), A, 0, 5, b 0,, 2. (4) u(x, y, ) ln(x + 2y + 3), A 6,,, b 2,,.

( ) 3x (5) u(x, y, ) log(x + y) log 2 + + log(y ), A 2,, 2, b 3, 2,. ( 2 (6) u(x, y, ) x 2 + y + ), A 2, 4,, b 2,, 2. (7) u(x, y, ) (x + 2y 3) 2 + x, A 2, 0,, b 3, 0, 4. (8) u(x, y, ) x sin ( y 2), A,, 2, b 4, 3, 0. ( (9) u(x, y, ) x tg y 2), A,,, b 2, 2,. (20) u(x, y, ) x 2 + xy 2 + x 5 y, A, 2,, b 0, 0,.

Vypočtěte gradient u(x, y, ) a směrovou derivaci v daném bodě A ve směru b. VKM/IM - 204/205 () u (2) u (3) u (4) u 3x 2 y, x 2y, 2 xy, 3x 2 y 2 + 2x 2, 2x 3 y 3y 2, 2x 2 y 3, (A) 4. 64 (A) 5. 2 sin(x + 2y), 2 2 sin(x + 2y), 2 cos(x + 2y), 3 3x + 2y, 2 3x + 2y,, (5) u 2x 2y, 2x 32 y 4, 2 y 3, (A) 2 3. (A) 3. (6) u sin(x 2y), 2 sin(x 2y) cos(y 2), 2 cos(y 2), x (7) u tg (y 2), cos 2 (y 2), (8) u 2x + y + 3, x + 4y 2, 6 6, (9) u x x2 + y 2 + 2 + 4, 2x cos 2, (y 2) (A) 3. y x2 + y 2 + 2 + 4, (A) 4 3. (A) 0., x2 + y 2 + 2 + 4 (A) 0. 3 (A) 2. (0) u 2x 3y, 2y 3x, 2 3xy, () u (2) u (A) 5 6. 3 4 x 2 y x 2, 4 xy 2 2 y 2, 4 xy 2 3 2, y x 2, x y 2, x y 2, (A) 0. (3) u y cos(xy), x cos(xy), xy cos(xy), (4) u x + 2y + 3, 2 x + 2y + 3, 3 x + 2y + 3 (A) 0. (A) 5., (A) 3.

(5) u x + y 3 2 ( 3x 2 + ), x + y + y, 3x 2 +, y (6) u ( ) ( ) ( ) 2 4x x 2 + y +, 2 x 2 + y +, x 2 + y +, (A). 6 (A) 3. (7) u 2(x + 2y 3) +, 4(x + 2y 3), 6(x + 2y 3) (A) 2 5. (8) u (9) u (20) u sin ( y 2 ) ( tg y 2),, 2xy cos ( y 2), x sin ( y 2) 2 2xy cos 2 ( y 2 ), (A) 3 5. x cos 2 ( y 2 (A). ) 2x + y 2 + 5, 2xy, x x2 2 5 + y 2 (A) 5 4.