2. Μια παραγωγίσιμη συνάρτηση f(x, y, z) έχει f(x 0, y 0, z 0 ) (0, 0, 0) και μηδενικό στιγμιαίο

Transcript

1 1. Έστω E το εφαπτόμενο επίπεδο στο γράφημα της f(x, y) = x 2 + 3xy στο σημείο (1, 1, 4). Σε ποιά σημεία της η επιφάνεια με καρτεσιανή εξίσωση 5x 2 + 3y 2 + z 2 = 9 έχει μοναδιαίο κάθετο διάνυσμα το οποίο είναι κάθετο στο E; ±(1, 1, 1). [±(1, 0, 2), ±(1, 0, 2), ±(0, 0, 3)] 1. Έστω E το εφαπτόμενο επίπεδο στην επιφάνεια με καρτεσιανή εξίσωση x 2 + y 4 + z 2 = 3 στο σημείο (1, 1, 1). Σε ποιά σημεία του το γράφημα της f(x, y) = xy 2 έχει μοναδιαίο κάθετο διάνυσμα το οποίο είναι κάθετο στο E; ±(1, 1, 1). [±(1, 0, 0), ±(0, 1, 0), ±(1, 2, 4)] 1. Έστω u το κάθετο διάνυσμα στο γράφημα της f(x, y) = 3xy + y 2 στο σημείο (1, 1, 4). Σε ποιά σημεία της η επιφάνεια με καρτεσιανή εξίσωση 3x 2 + 5y 2 + z 2 = 9 έχει εφαπτόμενο επίπεδο κάθετο στο u; ±(1, 1, 1). [±(0, 1, 2), ±(0, 1, 2), ±(0, 0, 3)] 1. Έστω u το κάθετο διάνυσμα στην επιφάνεια με καρτεσιανή εξίσωση x 4 + y 2 + z 2 = 3 στο σημείο (1, 1, 1). Σε ποιά σημεία του το γράφημα της f(x, y) = x 2 y έχει εφαπτόμενο επίπεδο κάθετο στο u; ±(1, 1, 1). [±(0, 1, 0), ±(1, 0, 0), ±(2, 1, 4)] 1

2 2. Μια παραγωγίσιμη συνάρτηση f(x, y, z) έχει f(x 0, y 0, z 0 ) (0, 0, 0) και μηδενικό στιγμιαίο ρυθμό μεταβολής από το (x 0, y 0, z 0 ) στην κατεύθυνση (1/3, 2/3, 2/3). Ποιά θα μπορούσε να είναι η καρτεσιανή εξίσωση του εφαπτόμενου επιπέδου της ισοσταθμικής επιφάνειας της συνάρτησης στο σημείο (x 0, y 0, z 0 ); 2(x x 0 ) 1(y y 0 ) 2(z z 0 ) = 0. [(x x 0 )+(y y 0 ) 3(z z 0 ) = 0, 4(x x 0 )+3(z z 0 ) = 0, (x x 0 ) 2(y y 0 ) (z z 0 ) = 0] 2. Μια παραγωγίσιμη συνάρτηση f(x, y, z) έχει f(x 0, y 0, z 0 ) (0, 0, 0) και μηδενικό στιγμιαίο ρυθμό μεταβολής από το (x 0, y 0, z 0 ) στην κατεύθυνση (2/3, 1/3, 2/3). Ποιά θα μπορούσε να είναι η καρτεσιανή εξίσωση του εφαπτόμενου επιπέδου της ισοσταθμικής επιφάνειας της συνάρτησης στο σημείο (x 0, y 0, z 0 ); (x x 0 ) + 2(y y 0 ) = 0. [(x x 0 ) + 3(y y 0 ) (z z 0 ) = 0, (x x 0 ) + (y y 0 ) + 2(z z 0 ) = 0, (x x 0 ) (y y 0 ) + 2(z z 0 ) = 0.] 2. Μια παραγωγίσιμη συνάρτηση f(x, y, z) έχει f(x 0, y 0, z 0 ) (0, 0, 0) και μηδενικό στιγμιαίο ρυθμό μεταβολής από το (x 0, y 0, z 0 ) στην κατεύθυνση ( 2/3, 1/3, 2/3). Ποιά θα μπορούσε να είναι η καρτεσιανή εξίσωση του εφαπτόμενου επιπέδου της ισοσταθμικής επιφάνειας της συνάρτησης στο σημείο (x 0, y 0, z 0 ); 3(x x 0 ) 2(y y 0 ) + 2(z z 0 ) = 0. [(x x 0 )+(y y 0 ) (z z 0 ) = 0, 2(x x 0 )+(y y 0 )+(z z 0 ) = 0, (x x 0 ) 2(y y 0 )+(z z 0 ) = 0.] 2. Μια παραγωγίσιμη συνάρτηση f(x, y, z) έχει f(x 0, y 0, z 0 ) (0, 0, 0) και μηδενικό στιγμιαίο ρυθμό μεταβολής από το (x 0, y 0, z 0 ) στην κατεύθυνση (1/3, 2/3, 2/3). Ποιά θα μπορούσε να είναι η καρτεσιανή εξίσωση του εφαπτόμενου επιπέδου της ισοσταθμικής επιφάνειας της συνάρτησης στο σημείο (x 0, y 0, z 0 ); 4(x x 0 ) (y y 0 ) (z z 0 ) = 0. [(x x 0 )+(y y 0 )+(z z 0 ) = 0, 2(x x 0 ) (y y 0 ) 2(z z 0 ) = 0, (x x 0 ) (y y 0 )+(z z 0 ) = 0.] 2

3 3. Θεωρούμε την g(x, y) = f(u(xy), v(x, y)), όπου οι συναρτήσεις f, u, v είναι πραγματικές και παραγωγίσιμες. Η g (x, y) είναι ίση με x u (u(xy), v(x, y))u (xy) + v v (u(xy), v(x, y)) (x, y). [y u (u(xy), v(x, y))u (xy) + v (u(xy), v(x, y))v (x, y), xy u (u(xy), v(x, y))u (xy) + v v (u(xy), v(x, y)) x (x, y), u v u (u(xy), v(x, y)) (xy) + v (u(xy), v(x, y)) (x, y).] 3. Θεωρούμε την g(x, y) = f(u(x, y), v(xy 2 )), όπου οι συναρτήσεις f, u, v είναι πραγματικές και παραγωγίσιμες. Η g (x, y) είναι ίση με u (u(x, y), v(xy2 )) u (x, y) + 2xy v (u(x, y), v(xy2 ))v (xy 2 ). [xy u (u(x, y), v(xy2 )) u (x, y) + y v (u(x, y), v(xy2 ))v (xy 2 ), u (u(x, y), v(xy2 ))u (x, y) + 2xy v (u(x, y), v(xy2 )) v (xy2 ), xy u (u(x, y), v(xy2 )) u (x, y) + v (u(x, y), v(xy2 )) v (xy2 ).] 3. Θεωρούμε την g(x, y) = f(u(x 2 + y), v(x, y)), όπου οι συναρτήσεις f, u, v είναι πραγματικές και παραγωγίσιμες. Η g x (x, y) είναι ίση με 2x u (u(x2 + y), v(x, y))u (x 2 + y) + v (u(x2 + y), v(x, y)) v x (x, y). [x 2 u (u(x2 + y), v(x, y))u (x 2 + y) + x v (u(x2 + y), v(x, y)) v (x, y), 2x u (u(x2 + y), v(x, y)) u x (x2 + y) + v (u(x2 + y), v(x, y))v (x, y), x u (u(x2 + y), v(x, y))u (x 2 + y) + v (u(x2 + y), v(x, y))v (x, y).] 3. Θεωρούμε την g(x, y) = f(u(x, y), v(x 2 y)), όπου οι συναρτήσεις f, u, v είναι πραγματικές και παραγωγίσιμες. Η g x (x, y) είναι ίση με u (u(x, y), v(x2 y)) u x (x, y) + 2xy v (u(x, y), v(x2 y))v (x 2 y). [ u (u(x, y), v(x2 y)) u (x, y) + 2xy v (u(x, y), v(x2 y)) v x (x2 y), xy u (u(x, y), v(x2 y)) u x (x, y) + v (u(x, y), v(x2 y))v (x 2 y), u (u(x, y), v(x2 y))u (x, y) + 2xy v (u(x, y), v(x2 y))v (x 2 y).] 3

4 4. Έστω ότι η παραγωγίσιμη καμπύλη σ(t) = (x(t), y(t)) εφάπτεται με την ισοσταθμική καμπύλη της παραγωγίσιμης πραγματικής συνάρτησης f(x, y) στο σημείο σ(t 0 ) = (x 0, y 0 ). Τότε: x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) = 0. [ x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) > 0, x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) < 0, x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) = ±1.] 4. Έστω ότι η παραγωγίσιμη καμπύλη σ(t) = (x(t), y(t), z(t)) περιέχεται στην ισοσταθμική επιφάνεια της παραγωγίσιμης πραγματικής συνάρτησης f(x, y, z) στο σημείο σ(t 0 ) = (x 0, y 0, z 0 ). Τότε: x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) = 0. [ x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) > 0, x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) < 0, x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) = ±1.] 4. Έστω ότι η παραγωγίσιμη καμπύλη σ(t) = (x(t), y(t)) ταυτίζεται με την ισοσταθμική καμπύλη της παραγωγίσιμης πραγματικής συνάρτησης f(x, y) στο σημείο σ(t 0 ) = (x 0, y 0 ). Τότε: x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) = 0. [ x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) > 0, x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) < 0, x (x 0, y 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0 )y (t 0 ) = ±1.] 4. Έστω ότι η παραγωγίσιμη καμπύλη σ(t) = (x(t), y(t), z(t)) εφάπτεται με την ισοσταθμική επιφάνεια της παραγωγίσιμης πραγματικής συνάρτησης f(x, y, z) στο σημείο σ(t 0 ) = (x 0, y 0, z 0 ). Τότε: x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) = 0. [ x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) > 0, x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) < 0, x (x 0, y 0, z 0 )x (t 0 ) + (x 0, y 0, z 0 )y (t 0 ) + z (x 0, y 0, z 0 )z (t 0 ) = ±1.] 4

5 f(x, y, z) = 4x 2 y 2 + xy + z 2 5

6 f(x, y, z) = x 2 + y 2 + xz + 2yz 6

7 f(x, y, z) = 3x 2 + z 2 xy + 2xz 7

8 f(x, y, z) = x 2 3y 2 + 2xy + xz 8

9 f(x, y, z) = 2x 2 y 2 + 3z 2 + yz 9

10 f(x, y, z) = y 2 3z 2 + 2xy + 3xz 10

11 f(x, y, z) = 2x 2 y 2 z 2 + 3xz 11

12 f(x, y, z) = 3y 2 xy + xz + 3yz 12

13 f(x, y, z) = 4x 2 + y 2 z 2 2xz 13

14 f(x, y, z) = 2x 2 + y 2 xy + 4yz 14