analytické geometrie v prostoru s počátkem 18. stol.



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

Úvodní informace. 17. února 2018

Určete a graficky znázorněte definiční obor funkce

Funkce základní pojmy a vlastnosti

1. Funkce dvou a více proměnných. Úvod, limita a spojitost. Definiční obor, obor hodnot a vrstevnice grafu

4.2. Graf funkce více proměnných

6. DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE VÍCE PROMĚNNÝCH

Funkce dvou a více proměnných

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

Matematická analýza III.

Nejčastějšími funkcemi, s kterými se setkáváme v matematice i v jejích aplikacích, jsou

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1B ČÁST 2. Určete a načrtněte definiční obory funkcí více proměnných: a) (, ) = b) (, ) = 3. c) (, ) = d) (, ) =

(0, y) 1.3. Základní pojmy a graf funkce. Nyní se již budeme zabývat pouze reálnými funkcemi reálné proměnné a proto budeme zobrazení

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

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

(FAPPZ) Petr Gurka aktualizováno 12. října Přehled některých elementárních funkcí

Limita a spojitost funkce

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

0.1 Funkce a její vlastnosti

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

INTERNETOVÉ ZKOUŠKY NANEČISTO - VŠE: UKÁZKOVÁ PRÁCE

Matematika (KMI/PMATE)

Funkce. Definiční obor a obor hodnot

REÁLNÁ FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

Funkce pro studijní obory

Funkce základní pojmy a vlastnosti

CZ.1.07/1.5.00/

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

Vybrané kapitoly z matematiky

1. Definiční obor funkce dvou proměnných

0.1 Úvod do matematické analýzy

Funkce základní pojmy a vlastnosti

DERIVACE FUKNCÍ VÍCE PROMĚNNÝCH

{ } Ox ( 0) 4.2. Konvexnost, konkávnost, inflexe. Definice Obr. 52. Poznámka. nad tečnou

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

CVIČNÝ TEST 13. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Zdeňka Strnadová. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

FUNKCE POJEM, VLASTNOSTI, GRAF

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Cílem kapitoly je opakování a rozšíření středoškolských znalostí v oblasti teorie množin.

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY

Rovnice. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

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.

Bakalářská matematika I

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Název školy. Moravské gymnázium Brno s.r.o. Mgr. Marie Chadimová Mgr. Věra Jeřábková. Autor

Matematika 1. 1 Derivace. 2 Vlastnosti a použití. 3. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 16

Funkce více proměnných - úvod

Nejprve si uděláme malé opakování z kurzu Množiny obecně.

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

VZOROVÉ PŘÍKLADY Z MATEMATIKY A DOPORUČENÁ LITERATURA pro přípravu k přijímací zkoušce studijnímu oboru Nanotechnologie na VŠB TU Ostrava

Maturitní témata z matematiky

VY_32_INOVACE_M-Ar 8.,9.20 Lineární funkce graf, definiční obor a obor hodnot funkce

1 Množiny, výroky a číselné obory

2 Reálné funkce jedné reálné proměnné

Matematická funkce. Kartézský součin. Zobrazení. Uspořádanou dvojici prvků x, y označujeme [x, y] Uspořádané dvojice jsou si rovny, pokud platí:

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

Matematika I (KMI/PMATE)

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

Matematika II: Pracovní listy Funkce dvou proměnných

h = 0, obr. 7. Definice Funkce f je ohraničená shora, jestliže x Df Funkce f je ohraničená zdola, jestliže x Df d R

1 LIMITA FUNKCE Definice funkce. Pravidlo f, které každému x z množiny D přiřazuje právě jedno y z množiny H se nazývá funkce proměnné x.

Matematika 1. Matematika 1

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Příklad 1. Řešení 1a Máme vyšetřit lichost či sudost funkce ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 3

Definice. Vektorový prostor V nad tělesem T je množina s operacemi + : V V V, tj. u, v V : u + v V : T V V, tj. ( u V )( a T ) : a u V které splňují

Extrémy funkce dvou proměnných

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

Základy matematiky kombinované studium /06

Matematika PRŮŘEZOVÁ TÉMATA

( ) ( ) Vzorce pro dvojnásobný úhel. π z hodnot goniometrických funkcí. Předpoklady: Začneme příkladem.

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

Matematika pro informatiky

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

55. ročník matematické olympiády

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

Úvod, základní pojmy, funkce

4. Určete definiční obor elementární funkce g, jestliže g je definována předpisem

6. Bez použití funkcí min a max zapište formulí predikátového počtu tvrzení, že každá množina

Elementární funkce. Polynomy

Derivace funkce. prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. Katedra matematiky BI-ZMA ZS 2009/2010

1/15. Kapitola 2: Reálné funkce více proměnných

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Řešené příklady ze starých zápočtových písemek

GONIOMETRIE. 1) Doplň tabulky hodnot: 2) Doplň, zda je daná funkce v daném kvadrantu kladná, či záporná: PRACOVNÍ LISTY Matematický seminář.

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Funkce - pro třídu 1EB

Analytická geometrie lineárních útvarů

Příklady k přednášce 3

Přednáška 3: Limita a spojitost

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

Funkce. Vlastnosti funkcí

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

Transkript:

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Funkce více proměnných Funkce více proměnných se v matematice začal používat v rámci rozvoje analtické geometrie v prostoru s počátkem 8. stol. I v sami jste se již určitě s funkcemi více proměnných setkali. Již na střední škole se řeší úloha, jak vpočítat objem a povrch základních geometrických těles, např. krchle, koule, kvádru, atd. Položme si jednoduchou otázku. Jak se vpočítá objem kvádru? Odpověd na tuto otázku je dobře známá. Pro objem kvádru o hranách a > 0, b > 0, c > 0 platí vztah V = a b c. Zároveň jsme si uvedli první příklad funkce více proměnných, konkrétně v tomto případě funkce tří proměnných. Skutečně, na V můžeme nahlížet jako na funkci tří proměnných a, b a c. Za a, b a c dosazujeme konkrétní kladná reálná čísla, která mezi sebou násobíme. Výsledkem je opět číslo kladné reálné, které má význam objemu příslušného kvádru. Pro zápis této skutečnosti budeme používat analogické schéma jako pro funkci jedné proměnné (f : R A R, A f() = R), tj. V : R + R + R + R, resp. V : R + R + R + [a,b,c] V (a,b,c) = a b c R. Každé trojici kladných reálných čísel se přiřadí jejich součin, což je opět kladné reálné číslo. Dalších podobných funkcí b se dala najít celá řada. Zkuste sami vmslet nějaký další příklad funkce více proměnných. - 2 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 4. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Průvodce studiem V rámci této kapitol se seznámíme s funkcemi více proměnných, především se bude jednat o funkce dvou proměnných, které budeme chápat jako přirozené zobecnění pojmu funkce jedné proměnné. Ukážeme si, že ačkoliv se některé pojm pro funkce více proměnných definují analogick jako v případě funkcí jedné proměnné, tak jejich aplikace na konkrétní příklad je poměrně obtížná. Toto se týká především limit a spojitosti funkce více proměnných. Cíle Funkce více proměnných, funkce dvou proměnných, funkce tří proměnných, definiční obor, graf, vrstevnice, limita, spojitost. Předpokládané znalosti Funkce jedné proměnné, její definiční obor, funkční předpis, graf. Limita a spojitost funkce jedné proměnné, kuželosečk, soustav rovnic. 4.. Definice funkce více proměnných Výklad Definice 4... Necht M R n, M. Funkcí více proměnných budeme rozumět každé zobrazení f : M R. Množinu M nazýváme definičním oborem funkce f a značíme D f. Množina R n je tvořená uspořádanými n-ticemi reálných čísel. Jedná se o zkrá- - 22 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti cený zápis kartézského součinu n množin reálných čísel, tj. R n =R R... R } {{ }. n Poznámka Připomeňme, že kartézským součinem množin A a B rozumíme množinu A B = {[a,b] a A b B}. Např. je-li A = {, 2, }, B = {m,n}, pak A B = {[,m], [,n], [2,m][2,n], [,m], [,n]}. Prvk množin R n, uspořádané n-tice, značíme X = [, 2,..., n ], i R n, i n. Funkce více proměnných je ted zobrazení, které každému bodu X = [, 2,..., n ] D f přiřadí jediné reálné číslo R. Používáme zápis = f(, 2,..., n ) nebo zkráceně = f(x). Číslu říkáme funkční hodnota v bodě X. Poznámka. V souladu s terminologií, kterou používáme u funkce jedné proměnné,, 2..., n budeme nazývat nezávislé proměnné, argument funkce f, bude závislá proměnná. 2. Pro funkci dvou proměnných volíme místo = f(, 2 ) označení z = f(,).. Pro funkci tří proměnných volíme místo = f(, 2, ) označení u = f(,,z). 4. Není-li zadán definiční obor, pak se jím rozumí maimální,,přípustná podmnožina v R n, tj. množina bodů, ve kterých má daná funkce smsl, ve kterých eistuje funkční hodnotu. 5. Kromě označení D f pro definiční obor funkce se také používá D(f), Domf. - 2 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Řešené úloh Příklad 4... Určete a grafick znázorněte definiční obor funkce z = ln( + ) 4 2 2. Řešení: Sestavíme jednotlivé omezující podmínk, které nám vmezí hledanou podmnožinu v R 2.. Logaritmus je schopen působit pouze na kladná reálná čísla, ted + > 0 >. 2. Neumíme dělit nulou. Proto ve zlomku musí být jmenovatel různý od nul, což nám dává podmínku 4 2 2 0 4 2 2 0 2 + 2 4.. Odmocnina je schopna působit pouze na reálná čísla nezáporná, 4 2 2 0 2 + 2 4. Všechn tři podmínk musí platit současně, každá z nich vmezuje podmnožinu v R 2. Definičním oborem bude průnik jednotlivých podmnožin, Obr. 4... Podmínka. určuje množinu uspořádaných dvojic reálných čísel [,] R 2, pro které platí >. Jedná se o polorovinu s hraniční přímkou =, ta ale do této množin nepatří. Proto ji v grafickém vjádření vznačíme čárkovaně. Podmínka 2. určuje množinu bodů [,] R 2, pro které platí 2 + 2 4. Jedná se o všechn bod rovin, které neleží na kružnici se středem v počátku a s poloměrem 2. Tuto skutečnost vznačíme tak, že do grafického vjádření nakreslíme čárkovaně kružnici se středem v počátku a poloměrem 2. Bude to znamenat, že bod, které leží na této kružnici, do definičního oboru nepatří. Podmínka. určuje množinu bodů [,] R 2, pro které platí 2 + 2 4. Jedná se o kruh se středem v počátku a poloměrem 2. - 24 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti = 2 2 Obr. 4.. Příklad 4..2. Určete a grafick znázorněte definiční obor funkce z = sin. Řešení: Zformulujeme omezující podmínku na definiční obor, sin 0. Tato nerovnice je splněna, kdž oba činitelé jsou bud současně nezáporní, nebo současně nekladní, sin 0 ( 0 sin 0) ( 0 sin 0). Zbývá diskutovat podmínku sin 0 resp. sin 0. je sjednocení intervalů Řešením první nerovnice k Z 0 + k2π,π + k2π, kde Z je množina celých čísel. Pro hodnot z těchto intervalů je funkce sin nezáporná, červená část sinusoid, Obr. 4..2. 4π π 2π π Obr. 4..2 0 π 2π π - 25 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Řešením druhé nerovnice je sjednocení intervalů k Z π + k2π, 0 + k2π. Pro hodnot z těchto intervalů je funkce sin nekladná, modrá část sinusoid, Obr. 4... π 2π π 0 π 2π π 4π Obr. 4.. Grafické vjádření definičního oboru zadané funkce je na Obr. 4..4. 4π π 2π π 0 π 2π π Obr. 4..4 Vezmeme-li např. (0,π), hodnota funkce sin 0 a současně musí být 0. Příklad 4... Určete a grafick znázorněte definiční obor funkce z = arcsin( + ). Řešení: Funkce arkus sinus je schopna působit pouze na reálná čísla z intervalu,. Musíme zařídit, že argument funkce arkus sinus bude nabývat jen hodnot z intervalu,. Dostáváme omezující podmínku na definiční obor ve tvaru +. Jedná se o sstém dvou nerovnic, + +. Řešením pak bude. - 26 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Definičním oborem je průnik dvou poloprostorů s hraničními přímkami = a =. Nejdříve zakreslíme hraniční přímk a pak vznačíme vlastní průnik poloprostorů, viz. Obr. 4..5. = = Obr. 4..5 Příklad 4..4. Určete a grafick znázorněte definiční obor funkce tří proměnných u = arcsin + arcsin + arcsinz. Řešení: Funkce arkus sinus je schopna působit jen na čísla z intervalu,, z. Definiční obor: D u = {[,,z] R z }, jedná se o krchli se středem v počátku a délkou hran 2. z Obr. 4..6-27 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Úloh k samostatnému řešení. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = + 5 + 8. 2. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 6 2 4 2.. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2. 4. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = ln + ln ln( ). 5. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = ln(( + 2)). 6. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = arcsin arccos. 7. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = ( 2 2 ) 2 arccos 2. 8. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = arccos( 2 + ). 9. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = cos(2 ). 0. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = tg (arcsin( + )). Výsledk úloh k samostatnému řešení. Omezující podmínka: + 8 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 + 8}, Obr. 4..7. 2. Omezující podmínka: 6 2 4 2 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 2 + 4 2 6}, Obr. 4..8. = +8 8 2 8 4 4 2 Obr. 4..7 Obr. 4..8-28 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti. Omezující podmínka: 2 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 2 }, Obr. 4..9 4. Omezující podmínk: > 0 > 0 > 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 > 0 > 0 < }, Obr. 4..0. = Obr. 4..9 Obr. 4..0 5. Omezující podmínk: (+2) > 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 ( > 0 + 2 > 0) ( < 0 + 2 < 0)}, Obr. 4... 6. Omezující podmínk: arcsin 0 arccos 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 0 < }, Obr. 4..2. 2 Obr. 4.. Obr. 4..2-29 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 7. Omezující podmínk: 2 2 0 2 2 0 2. Definiční obor: D z = {[,] R 2 2 + 2 < }, Obr. 4... 2 2 8. Omezující podmínka: 2 +. Definiční obor: D z = {[,] R 2 2 + 2 2 }, Obr. 4..4. 2 = +2 2 = 2 2 2 Obr. 4.. Obr. 4..4 9. Omezující podmínka: cos(2 ) 0. Definiční obor: D z = {[,] R 2 2 k Z π + 2kπ, π + 2kπ }, Obr. 4..5. 2 2 0. Omezující podmínk: arcsin( + ) π + kπ +, k Z. 2 Definiční obor: D z = {[,] R 2 < + < }, Obr. 4..6. = 2+k2π π + 2 = = = 2+k2π 2 π Obr. 4..5 Obr. 4..6-220 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti Kontrolní test. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = ln( + ). a)d z = {[,] R 2 > } b)d z = {[,] R 2 } = = Obr. 4..7 Obr. 4..8 c)d z = {[,] R 2 } d)d z = {[,] R 2 < } = = Obr. 4..9 Obr. 4..20 2. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = ln( ). a)d z = {[,] R 2 > } b)d z = {[,] R 2 } = = Obr. 4..2 Obr. 4..22-22 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti c)d z = {[,] R 2 < } d)d z = {[,] R 2 } = = Obr. 4..2 Obr. 4..24. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = arcsin 2 + 2 7. 8 a) D z = {[,] R 2 2 + 2 = 9 b) D z = {[,] R 2 2 + 2 > 9 2 + 2 25} 2 + 2 < 25} 5 5 5 5 Obr. 4..25 Obr. 4..26 c) D z = {[,] R 2 2 + 2 9 2 + 2 25} d) D z = {[,] R 2 2 + 2 9} 5 5 Obr. 4..27 Obr. 4..28-222 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 4. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2 + 2 9. a)d z = {[,] R 2 2 + 2 9} b)d z = {[,] R 2 2 + 2 > 9} Obr. 4..29 Obr. 4..0 c)d z = {[,] R 2 2 + 2 9} d)d z = {[,] R 2 2 + 2 9} Obr. 4.. Obr. 4..2 ( ) 2 2 5. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = arccos 9 + 22. a)d z = {[,] R 2 2 + 9 2 9} b)d z = {[,] R 2 2 + 9 2 9} Obr. 4.. Obr. 4..4-22 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti c)d z = {[,] R 2 2 + 2 } d)d z = {[,] R 2 2 + 9 2 9} Obr. 4..5 Obr. 4..6 6. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2 + sin( 2 + 2 9). a)d z = {[,] R 2 2 + 2 9} b)d z = {[,] R 2 0 0} Obr. 4..7 Obr. 4..8 c)d z = {[,] R 2 2 + 2 9} d)d z = R 2 Obr. 4..9 Obr. 4..40-224 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 7. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2 + + 2. a) D z = {[,] R 2 2 2 + } b) D z = {[,] R 2 2 + 2 } = 2 + = 2 = 2 + = 2 Obr. 4..4 Obr. 4..42 c) D z = {[,] R 2 2 + 2 } d) D z = {[,] R 2 2 + 2 } = 2 + = 2 + = 2 = 2 Obr. 4..4 Obr. 4..44-225 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 8. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2. a) D z = {[,] R 2 ( > 2 < ) ( < 2 > )} = 2 b) D z = {[,] R 2 2 < } = 2 = = Obr. 4..45 Obr. 4..46 c) D z = {[,] R 2 2 < } d) D z = {[,] R 2 ( 2 < )} ( 2 > )} = 2 = 2 = = Obr. 4..47 Obr. 4..48-226 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti 9. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = sin( 2 ). a) D z = {[,] R 2 2 (0 + 2kπ,π + 2kπ)} k Z b) D z = {[,] R 2 2 (0 + 2kπ,π + 2kπ } k Z = 2 +kπ = 2 +kπ Obr. 4..49 Obr. 4..50 c) D z = {[,] R 2 2 k Z 0 + 2kπ,π + 2kπ } d) D z = {[,] R 2 2 k Z 0 + 2kπ,π + 2kπ)} = 2 +kπ = 2 +kπ Obr. 4..5 Obr. 4..52 0. Určete a načrtněte definiční obor funkce z = 2 2 +arcsin+arccos. - 227 -

4.. Funkce více proměnných, definice, vlastnosti a) D z = {[,] R 2 b) D z = {[,] R 2 } } = = = Obr. 4..5 Obr. 4..54 c) D z = {[,] R 2 ( ) } = d) D z = {[,] R 2 < < } Obr. 4..55 Obr. 4..56 Výsledk testu. c), 2. a),. c), 4. b), 5. b), 6. d), 7. a), 8. d), 9. c), 0. a). - 228 -