Ανασκόπηση-Μάθημα 17 Κανόνας αλυσίδας - Παράγωγος κατά κατεύθυνση

Σχετικά έγγραφα
Ανασκόπηση-Μάθημα 14 Όρια και Συνέχεια συναρτήσεων στο R 2

Λύσεις στο Επαναληπτικό Διαγώνισμα 2

Ανασκόπηση-Μάθημα 12 Συναρτήσεις πολλών μεταβλητών-καμπύλες-πολικές συντεταγμένες

Ανασκόπηση-Μάθημα 24, 25 Διπλό ολοκλήρωμα

Ανασκόπηση-Μάθημα 32 Εύρεση Εμβαδού μέσω του Θεωρήματος Green- -Κυκλοφορία και εξερχόμενη ροή διανυσματικού πεδίου

a ) a ) = lim f( a + h u ) f( a ) = lim (2) h = 0 f( a + h u ) f( a ) hdf( a )( u ) lim = 0 lim u ) f( a + h lim = 0 u ) = 0 lim = Df( a )( u ) lim

Ανασκόπηση-Μάθημα 29 Σφαιρικές συντεταγμένες- Εφαρμογές διπλού και τριπλού ολοκληρώματος- -Επικαμπύλιο ολοκλήρωμα α είδους

(a) = lim. f y (a, b) = lim. (b) = lim. f y (x, y) = lim. g g(a + h) g(a) h g(b + h) g(b)

Απειροστικός Λογισμός ΙΙ, εαρινό εξάμηνο Φυλλάδιο ασκήσεων επανάληψης.

ΓΙΩΡΓΟΣ ΚΟΡΩΝΑΚΗΣ. ΑΛΛΑΓΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΣΤΟ ΟΡΙΣΜΕΝΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ Διδακτική προσέγγιση

Homework#13 Trigonometry Honors Study Guide for Final Test#3

Ανασκόπηση-Μάθημα 28 Τριπλό ολοκλήρωμα-κυλινδρικές-σφαιρικές συντεταγμένες

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. x β. τo σύνολο των σημείων του Α στα οποία αυτή είναι παραγωγίσιμη. Αντιστοιχίζοντας κάθε x Α. = f (x)

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 10: ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΠΙΚΩΝ ΑΚΡΟΤΑΤΩΝ

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

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Ανάλυση πολλών μεταβλητών. Δεύτερο φυλλάδιο ασκήσεων.

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΙΙ, ΣΕΜΦΕ (1/7/ 2013) y x + y.

ΔΕΟ 13 - ΠΛΗ 12 Όρια Συναρτήσεων. Ποσοτικές Μέθοδοι: Επιχειρησιακά Μαθηματικά. Κεφάλαιο 1: 3.2 Συνεχείς και Παραγωγίσιμες Συναρτήσεις

( () () ()) () () ()

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΙΙ

Διδακτική Απειροστικού Λογισμού

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΓΕΛ. ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Όταν η s n δεν συγκλίνει λέμε ότι η σειρά αποκλίνει.

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2011 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

τηλ ,

Από το βιβλίο «Μαθηματικά» της Γ τάξης Γενικού Λυκείου Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης των Ανδρεαδάκη Στ., κ.ά., έκδοση Ο.Ε.Δ.Β

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΘΕΩΡΗΜΑ ROLLE [Θεώρημα Rolle του κεφ.2.5 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου]. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Συναρτήσεις Πολλών Μεταβλητών. ΗΥ111 Απειροστικός Λογισμός ΙΙ

y ) = f ( x ) + f ( y ) x ) = λ f ( x ) x + x ) + f (

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Διαγώνισμα Προσομοίωσης Εξετάσεων 2017

Λύσεις θεμάτων επαναληπτικών πανελληνίων εξετάσεων. Γ Λυκείου Γενικής Παιδείας. Δευτέρα, 10 Ιουνίου 2013 ΕΣΠΕΡΙΝΑ

Μαθηματική Ανάλυση Ι

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Συναρτήσεις Πολλών Μεταβλητών

( () () ()) () () ()

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

Σημειώσεις Μαθηματικών 2

Λύσεις στο επαναληπτικό διαγώνισμα 3

Π Ρ Ο Τ Ε Ι Ν Ο Μ Ε Ν Α Θ Ε Μ Α Τ Α Σ Τ Α Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Α Κ Α Τ Ε Υ Θ Υ Ν Σ Η Σ

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ, 2 Ο ΠΕ.ΚΕ.Σ. ΝΟΤΙΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ

Σχόλια στις Παραγώγους. Μια συνάρτηση θα λέγεται παραγωγίσιμη σε ένα σημείο x 0 του. f(x h) f(x )

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 11 ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ

2ο Επαναληπτικό διαγώνισμα στα Μαθηματικά κατεύθυνσης της Γ Λυκείου Θέμα A

f (x) g(h) = 1. f(x + h) f(x) f(x)f(h) f(x) = lim f(x) (f(h) 1) = lim = lim = lim f(x)g(h) g(h) = f(x) lim = f(x) 1 = f(x)

40 Ασκήσεις στον ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΟ ( Επεξεργασία του ΜΑΝΩΛΗ ΨΑΡΡΑ)

Λύσεις των θεμάτων των Πανελλαδικών Εξετάσεων στα Μαθηματικά Προσανατολισμού 2016

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Λύσεις των θεμάτων των Πανελλαδικών Εξετάσεων στα Μαθηματικά Προσανατολισμού 2016

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ - ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

1.3 ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΑΡΙΘΜΟΥ ΜΕ ΔΙΑΝΥΣΜΑ

). Πράγματι, στο διάστημα [ x, x 1 2 ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του Θ.Μ.Τ. Επομένως, υπάρχει ξ x 1,

Απαντήσεις ισχυρισμών και αντιπαραδείγματα. Για το Α Θέμα των Πανελληνίων Εξετάσεων

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 9: Ιδιότητες της κλίσης. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΗΣ 2/11/2018

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2019 ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Θέματα και Απαντήσεις

Λύσεις Διαγωνισμάτος 1 Ενότητα: Ακολουθίες-Σειρές

ΘΕΜΑ Α. Α1. Θεωρία -απόδειξη θεωρήματος στη σελίδα 262 (μόνο το iii) στο σχολικό βιβλίο.

Τυχαία Διανύσματα και Ανεξαρτησία

Διαφορικές Εξισώσεις.

ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ Δ/ΝΣΗ Π/ΘΜΙΑΣ & Δ/ΘΜΙΑΣ ΕΚΠ/ΣΗΣ Β. ΑΙΓΑΙΟΥ

Κανόνας της αλυσίδας. J ανοικτά διαστήματα) ώστε ( ), ( ) ( ) ( ) fog ' x = f ' g x g ' x, x I (2)

[ ] [ ] ΘΕΜΑ 1o A. Για x x 0 έχουµε: παραγωγίσιµη στο χ 0 ) άρα η f είναι συνεχής στο χ 0.

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwer tyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΕΠΑ.Λ. Δ. Ε. ΚΟΝΤΟΚΩΣΤΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ Δευτέρα 11 Ιουνίου 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

Για την κατανόηση της ύλης αυτής θα συμβουλευθείτε επίσης το: βοηθητικό υλικό που υπάρχει στη

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Περιεχόμενα. Λίγα λόγια για τους συγγραφείς

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α. Α1. Σχολικό βιβλίο σελίδα 217. Α2. Σχολικό βιβλίο σελίδα 273. Α3. Σχολικό βιβλίο σελίδα 92 Α4. Λ - Σ - Σ - Λ - Σ ΘΕΜΑ Β. B1.

Περιεχόμενα. Λίγα λόγια για τους συγγραφείς

ΑΠΑNTHΣΕΙΣ ΣΤA ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ 2012

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α. A1. Έστω μια συνάρτηση f παραγωγίσιμη σε ένα διάστημα (α,β), με εξαίρεση ίσως ένα σημείο x

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΑΘΗΤΩΝ. Ερώτηση 1. Αν το x o δεν ανήκει στο πεδίο ορισμού μιας συνάρτησης f, έχει νόημα να μιλάμε για παράγωγο της f. στο x = x o?

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ Δευτέρα 10 Ιουνίου 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. (Ενδεικτικές Απαντήσεις)

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ & ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ


Υψώνουμε την δοσμένη σχέση στο τετράγωνο οπότε

Επομένως ο γεωμετρικός τόπος των εικόνων του z είναι ο κύκλος με κέντρο

Ευχαριστίες Δύο λόγια από την συγγραφέα... 17

Εφαρμογές παραγώγων. Διαφορικός Λογισμός μιας μεταβλητής Ι

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ Παραδείγματα Στις Μερικές Παραγώγους Και τον Κανόνα Αλυσιδωτής Παραγώγισης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο: ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΠΑΡΑΓΟΥΣΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ [Αρχική Συνάρτηση του κεφ.3.1 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου].

Ερωτήσεις-Απαντήσεις Θεωρίας

ΘΕΩΡΗΜΑ ROLLE. τέτοιο ώστε. στο οποίο η εφαπτομένη είναι παράλληλη στον άξονα χχ. της γραφικής παράστασης της f x με. Κατηγορίες Ασκήσεων

M z ισαπέχουν από τα 4,0, 4,0

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ Παράρτημα Χίου ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΒΟΡΕΙΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ

Λύσεις θεμάτων πανελληνίων εξετάσεων Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Δευτέρα, 27 Μαΐου 2013

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΑΞΗ / ΤΜΗΜΑ : ΘΕΤΙΚΩΝ & ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΤΕΛΙΚΟ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ 2018

Transcript:

Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης Απειροστικός Λογισμός ΙΙ Γ. Καραγιώργος ykarag@aegean.gr Ανασκόπηση-Μάθημα 17 Κανόνας αλυσίδας - Παράγωγος κατά κατεύθυνση Στο δέκατο έβδομο μάθημα (6/11/2018), μιλήσαμε για τη δεύτερη μορφή του κανόνα αλυσίδας και στη συνέχεια μιλήσαμε για την παράγωγο κατά κατεύθυνση μιας πραγματικής συνάρτησης δύο μεταβλητών (Ενότητα 11.5, σελ. 888). Κανόνας Αλυσίδας (2η Μορφή) Κανόνας αλυσίδας στο R 2 : Έστω U, W R 2, ανοικτά. Αν f U R, g W U παραγωγίσιμες. Τότε η συνάρτηση h = f r W R, είναι παραγωγίσιμη και ισχύει = = + v v + v v. όπου g(x, y) = (u(x, y), v(x, y)), h(x, y) = f (u(x, y), v(x, y)), ενώ οι μερικές παράγωγοι,, υπολογίζονται στο σημείο (u(x, y), v(x, y)). v Παρατήρηση. Οι παραπάνω σχέσεις με τη χρήση πινάκων γράφονται = v v v. Εδώ είδαμε το παράδειγμα. Έστω f R 2 R, g R 2 R 2, ώστε f (x, y) = x 2 + cos(y), g(x, y) = (e x y + 1, sin(x)). (i) Αν h = f g R 2 R, να υπολογιστούν με τον κανόνα της αλυσίδας οι τιμές 1

(0, 1), (0, 1). (ii) Να επαληθευτούν οι τιμές που βρήκατε στο (i), με απευθείας υπολογισμό των,. Για το (i): Εδώ έχουμε u(x, y) = e x y + 1, v(x, y) = sin(x), f (u(x, y), v(x, y)) = u 2 + cos(v). Από την τελευταία σχέση προκύπτει = 2 u, v = sin(v). Επίσης για (x, y) = (0, 1), έχουμε ότι u(0, 1) = 2, v(0, 1) = 0. Άρα από τον κανόνα της αλυσίδας έχουμε (0, 1) = (0, 1) = (2, 0) (0, 1) + v (2, 0) (0, 1) + v (2, 0) v(0, 1) (2, 0) v(0, 1), απ όπου τελικά προκύπτει (0, 1) = 4 (0, 1) = 0 Για το (ii): Έχουμε h(x, y) = f (u(x, y), v(x, y)) = u 2 + cos(v) = (e x y + 1) 2 + cos(sin(x)). Οπότε 2

= 2 (ex y + 1) y e x y sin(sin(x)) cos(x). = 2 (ex y + 1) x e x y. απ όπου τελικά προκύπτει (0, 1) = 4. (0, 1) = 0. Για το σπίτι είχατε H/W: (1) Έστω f R 2 R, g R 2 R 2, ώστε f (x, y) = x 2 tan 1 (y), g(x.y) = (x 2 y, e x ). (i) Αν h = f g R 2 R, να υπολογιστούν με τον κανόνα της αλυσίδας οι τιμές (1, 1), (1, 1). (ii) Να επαληθευτούν οι τιμές που βρήκατε στο (i), με απευθείας υπολογισμό των,. (2) Έστω f R 2 R, g R 2 R 2, ώστε f (x, y) = cos(x + y) + y 2, g(x, y) = (x + y, y 2 ). (i) Αν h = f g R 2 R, να υπολογιστούν με τον κανόνα της αλυσίδας οι τιμές (1, 1), (1, 1). (ii) Να επαληθευτούν οι τιμές που βρήκατε στο (i), με απευθείας υπολογισμό των,. Παράγωγος κατά κατεύθυνση (Ενότητα 11.5, σελ. 888) Ορισμός. Έστω U R 2 ανοικτό, f U R και v = (v 1, v 2 ) μοναδιαίο διάνυσμα ( v = 1). Αν (x 0, y 0 ) U και υπάρχει το όριο στο R lim h 0 f ((x 0, y 0 ) + h (v 1, v 2 )) f (x 0, y 0 ), h 3

τότε αυτό καλείται η κατά κατεύθυνση παράγωγος της f στο (x 0, y 0 ) στην κατεύθυνση του v και συμβολίζεται με D v f (x 0, y 0 ). Παρατήρηση. (i) Η παράγωγος κατά κατεύθυνση D v f (x 0, y 0 ), δίνει το ρυθμό μεταβολής της συνάρτησης f στο (x 0, y 0 ), στην κατεύθυνση του μοναδιαίου διανύσματος v. Θυμηθείτε ότι οι μερικές παράγωγοι (x 0, y 0 ), (x 0, y 0 ), δίνουν το ρυθμό μεταβολής της συνάρτησης f στο (x 0, y 0 ), στις κατευθύνσεις των μοναδιαίων διανυσμάτων (1, 0) και (0, 1) αντίστοιχα. Δείτε τα σχήματα του βιβλίου για καλύτερη κατανόηση!! (ii) Όπως παρατηρήσαμε και στο μάθημα και όπως ισχύει και στην περίπτωση των μερικών παραγώγων, η ύπαρξη της D v f (x 0, y 0 ), δεν απαιτεί την παραγωγισιμότητα της f στο (x 0, y 0 ). Στη συνέχεια διατυπώσαμε και αποδείξαμε το παρακάτω Θεώρημα, το οποίο μας διευκολύνει στον υπολογισμό της παραγώγου κατά κατεύθυνση. Θεώρημα. Έστω U R 2 ανοικτό, f U R παραγωγίσιμη και v = (v 1, v 2 ) μοναδιαίο διάνυσμα. Τότε η κατά κατεύθυνση παράγωγος της f στο (x 0, y 0 ) στην κατεύθυνση του v, δίνεται από τη σχεση D v f (x 0, y 0 ) = f (x 0, y 0 ) (v 1, v 2 ) = (x 0, y 0 ) v 1 + (x 0, y 0 ) v 2. Είδαμε το παράδειγμα: Έστω f (x, y) = x 2 e y και v = (1, 1). Να βρεθεί η κατά κατεύθυνση παράγωγος της f στο (1, 1) στην κατεύθυνση του v. Εδώ δουλέψαμε ως εξής. Προκειμένου να χρησιμοποιήσουμε το Θεώρημα, από τη συνέχεια των μερικών παραγώγων εξασφαλίσαμε την παραγωγισιμότητα της f. Πράγματι έχουμε = 2 x e y, = x2 e y, οι οποίες είναι συνεχείς στο R 2, άρα η f είναι παραγωγίσιμη R 2. Επίσης παρατηρούμε ότι το διάνυσμα v που δίνεται, δεν είναι μοναδιαίο. Οπότε ως κατέθυνση του διανύσματος v, θα πάρουμε το αντίστοιχο μοναδιαίο διάνυσμα u = v (1, 1) = = (1/ 2, 1/ 2) = ( 2/2, 2/2 ). v 1 2 + 12 Άρα η κατά κατεύθυνση παράγωγος της f στο (1, 1), στην κατεύθυνση του v, θα είναι D u f (1, 1) = f (1, 1) ( 2/2, 2/2 ) = (1, 1) 2/2 + (1, 1) 2/2 = 2 2 e 2 1 e 4 2 2 = 2 e.

Για το σπίτι είχατε H/W: Να γίνουν οι ασκήσεις 9, 10 του βιβλίου, στη σελίδα 890. Στη συνέχεια διατυπώσαμε και αποδείξαμε το παρακάτω Θεώρημα, το οποίο δίνει και μια γεωμετρική ερμηνεία για το f. Θεώρημα (Γεωμετρική ερμηνεία του f ). Έστω f παραγωγίσιμη και f (x 0, y 0 ) 0. Τότε (i) Το f (x 0, y 0 ) δείχνει την κατεύθυνση, κατά μήκος της οποίας η f αυξάνει γρηγορότερα. (ii) Το - f (x 0, y 0 ) δείχνει την κατεύθυνση, κατά μήκος της οποίας η f μειώνεται γρηγορότερα. Σκιαγράφηση Απόδειξης: ισχύει Από τα προηγούμενα είδαμε ότι αν v μοναδιάιο διάνυσμα, τότε και για θ [0, π], έχουμε D v f (x 0, y 0 ) = f (x 0, y 0 ) v D v f (x 0, y 0 ) = f (x 0, y 0 ) v cos(θ) = f (x 0, y 0 ) cos(θ), ( v = 1 ). Από την τελευταία σχέση φαίνεται ότι (i) Η D v f (x 0, y 0 ) γίνεται μέγιστη, όταν cos(θ) = 1, δηλαδή για θ = 0. Τότε τo διάνυσμα v είναι ομόρροπο με το f (x 0, y 0 ). Δηλαδή v = f (x 0, y 0 ) f (x 0, y 0 ). Σε αυτή την περίπτωση ο μέγιστος ρυθμός μεταβολής είναι D v f (x 0, y 0 ) = f (x 0, y 0 ). (ii) Η D v f (x 0, y 0 ) γίνεται ελάχιστη, όταν cos(θ) = 1, δηλαδή για θ = π. Τότε τo διάνυσμα v είναι αντίρροπο με το f (x 0, y 0 ). Δηλαδή v = f (x 0, y 0 ) f (x 0, y 0 ). Σε αυτή την περίπτωση ο ελάχιστος ρυθμός μεταβολής είναι D v f (x 0, y 0 ) = f (x 0, y 0 ). 5

Παρατήρηση. Όπως είπαμε και στο μάθημα η διαισθητική ερμηνεία του παραπάνω Θεωρήματος είναι η εξής. Αν κάποιος βρίσκεται στο σημείο (x 0, y 0 ) και θέλει να κινηθεί προς την κατευθυνση, στην οποία η f αυξάνει γρηγορότερα, τότε πρέπει να κινηθεί προς την κατεύθυνση που ορίζει το f (x 0, y 0 ) και που δίνεται από το μοναδιαίο διάνυσμα v = f (x 0,y 0 ). Δείτε το βιβλίο για σχήματα!!!!!! f (x 0,y 0 ) Στη συνέχεια είδαμε το παρακάτω παράδειγμα (υπάρχει λυμμένο στο βιβλίο). Αν f (x, y) = x2 +y 2, να βρεθούν οι κατευθύνσεις στις οποίες 2 (i) Η f παρουσιάζει μέγιστη αύξηση στο (1, 1). (ii) Η f παρουσιάζει μέγιστη μείωση στο (1, 1). (iii) Η f παρουσιάζει μηδενική μεταβολή στο (1, 1). Τέλος, είδαμε ένα παράδειγμα στο R 3 : Αν f (x, y, z) = x 3 x y 2 z, (i) Βρείτε την παράγωγο κατά κατεύθυνση της f στο (1, 1, 0), στην κατεύθυνση του v = (0, 1, 0). (ii) Σε ποια κατεύθυνση παρουσιάζει η f μέγιστη αύξηση στο (1, 1, 0) και ποιος είναι ο ρυθμός μεταβολής στην κατεύθυνση αυτή; Για το (i): Εδώ δουλεύουμε ακριβώς όπως στο R 2. Βρίσκουμε πρώτα τις μερικές παραγώγους. = 3 x2 y 2, = 2 y x, z = 1. Άρα η παράγωγος κατά κατεύθυνση της f στο (1, 1, 0), στην κατεύθυνση του v = (0, 1, 0) (εδώ v μοναδιαίο) είναι D v f (1, 1, 0) = f (1, 1, 0) v = (1, 1, 0) 0 + (1, 1, 0) 1 + (1, 1, 0) 0 z = 2. Για το (ii): Γνωρίζουμε ότι η κατεύθυνση, στην οποία η f παρουσιάζει μέγιστη αύξηση στο (1, 1, 0) είναι αυτή που ορίζει το διάνυσμα f (1, 1, 0) και η οποία δίνεται από το αντίστοιχο μοναδιαίο διάνυσμα u = = f (1, 1, 0) f (1, 1, 0) = (2, 2, 1) 2 2 + ( 2) 2 + ( 1) 2 (2, 2, 1) = (2/3, 2/3, 1/3). 3 6

Επίσης, ο ρυθμος μεταβολής στην κατεύθυνση αυτή θα είναι D u f (1, 1, 0) = f (1, 1, 0) = 3. Για το σπίτι είχατε H/W: Να γίνουν οι ασκήσεις 17, 18, 21, 22 του βιβλίου, στη σελίδα 890. 7