Модуль 2:Функции нескольких переменных

Лекции

Лекция 1. Метрика и окрестности в . Открытые, замкнутые, ограниченные и связные множества в . Граница множества. Понятие области в . Скалярная функция нескольких переменных (ФНП) как отображение (). Линии и поверхности уровня. Предел ФНП. Бесконечно малые и бесконечно большие ФНП. Непрерывность ФНП в точке, на множестве. Свойства ФНП, непрерывных на множестве (без док-ва).

ОЛ-2, гл. 1, § 1.1–1.7; ОЛ-4, гл. 8, § 1–4; ОЛ-5, гл. 8, § 1–3, 11, 12.

Лекция 2. Частные производные ФНП, геометрическая интерпретация для п = 2. Частные производные высших порядков. Теорема о независимости смешанных частных производных от порядка дифференцирования. Матрица Гессе. Дифференцируемость ФНП. Необходимые условия и достаточное условие дифференцируемости.

ОЛ-2, гл. 2, § 2.1–2.6, гл. 3, § 3.1, 3.2; ОЛ-4, гл. 8, § 5, 6; ОЛ-5, гл. 8, § 4, 5.

Лекция 3. Полный дифференциал ФНП. Необходимые и достаточные условия того, что выражение является полным дифференциалом (необходимость с доказательством). Восстановление функции по ее полному дифференциалу. Применение дифференциала ФНП к приближенным вычислениям. Производная сложной функции. Частная и полная производные ФНП. Инвариантность формы первого дифференциала. Дифференциалы высших порядков.

ОЛ-2, гл. 2, §2.7, ОЛ-4, гл. 8, §7–10; ОЛ-5, гл. 8, §6–9.

Лекция 4. Неявные функции. Теорема о существовании (без док-ва) и дифференцируемости неявной ФНП. Производная ФНП по направлению и градиент, их свойства.

ОЛ-2, гл. 2, § 2.7, гл. 3, § 3.5, гл. 4, § 4.1–4.3; ОЛ-4, гл. 8, §10, 11; ОЛ-5, гл. 8, § 9, 15.

Лекция5. Касательная плоскость и нормаль к поверхности, условия их существования и вывод уравнений. Геометрический смысл дифференциала функции двух переменных. Формула Тейлора для ФНП (без док-ва).

ОЛ-2, гл. 5, § 5.1–5.4, гл. 3, § 3.4; ОЛ-4, гл. 8, §14, 15, 17; ОЛ-5, гл. 8, § 7, 8, 13–16.

Лекции6-7. Экстремум ФНП. Необходимое условие существования экстремума. Достаточные условия экстремума (формулировка с помощью матрицы Гессе, без док-ва). Условный экстремум ФНП, его геометрическая интерпретация (при ), функция Лагранжа. Необходимое условие существования условного экстремума (вывод для ). Достаточные условия (без док-ва). Нахождение наибольшего и наименьшего значений дифференцируемой ФНП на замкнутом ограниченном множестве.

ОЛ-2, гл. 6, § 6.1–6.4, гл. 7, § 7.1–7.4; ОЛ-4, гл. 8, § 18; ОЛ-5, гл. 8, § 19.

Лекция 8. Векторная ФНП (ВФНП) как отображение (). Координатные функции ВФНП. Геометрическая интерпретация для n, m = 2, 3. Предел ВФНП. Непрерывность ВФНП. Матрица Якоби ВФНП, якобиан (при ). Дифференцируемость ВФНП, ее дифференциал. Производная сложной ВФНП в матричной форме.

ОЛ-2, гл. 1, § 1.2–1.4, гл. 2, § 2.3, 2.6, 2.7; ДЛ -2, гл. 5, § 41, пп. 41.4–41.7.

Лекция 9. Обзорная.

Упражнения

Занятие 1. Область определения ФНП. Линии и поверхности уровня. Предел и непрерывность ФНП.

Ауд.: ОЛ-8: 1792 (в), 1793 (г), 1794 (в), 1795 (а), 1796 (в), 1797 (б, в), 1788 (в), найти предел , проверить функцию на непрерывность в точке (0; 0) или

ОЛ-6, гл. 7: 7.6, 7.8, 7.10, 7.19, 7.21 (построить линии и поверхности уровня), 7.32, 7.35, 7.44, 7.46, 7.50, 7.55.

Дома: ОЛ-8 гл. 4: 1792 (е, и), 1793 (б, в), 1794(г, ж), 1796 (а, б), 1797 (г, е), 1799 (б) или

ОЛ-6, гл. 7: 7.7, 7.9, 7.13, 7.20 (построить линии и поверхности уровня), 7.33, 7.34, 7.45, 7.47, 7.51.

Занятие 2. Частные производные 1-го порядка. Частные производные высших порядков. Дифференциал первого и второго порядка ФНП.

Ауд.: ОЛ-8: 1801–1825 (неч), 1892, 1894, 1897, 1834, 1838, 1844, 1917, 1924 или

ОЛ-6, гл. 7: 7.57, 7.60, 7.61, 7.63, 7.66, 7.87, 7.89, 7.91, 7.103, 7.105, проверить функцию на дифференцируемость в точке (0,0).

Дома: ОЛ-8: 1801–1825 (четн.), 1891, 1893, 1898, 1838, 1840, 1845, 1916, 1925 или

ОЛ-6, гл. 7: 7.56, 7.58, 7.59, 7.62, 7.64, 7.67, 7.88, 7.90, 7.92, 7.102, 7.107.

Занятия 3-4. Производная сложной и неявной ФНП. Производная по направлению и градиент ФНП. Касательная плоскость и нормаль к поверхности.

Ауд.: ОЛ-8: 1856, 1861, 1864, 1865, 1870, 1944, 1946, 1948, 1950, 1955, 1876, 1878, 1882 (а), 1886, 1889, 1981 (а), 1982, 1985, 1986 или

ОЛ-6, гл. 7: гл. 7: 7.114, 7.119, 7.122, 7.129, 7.135, 7.141, 7.145, 7.149, 7.152, 7.229 (а), 7.233 (а), 7.232, 7.234, 7.239 (а); ОЛ-7, гл. 10: 10.31–10.43 (неч.).

Дома: ОЛ-8: 1857, 1862, 1863, 1871, 1943, 1947, 1949, 1956, 1877, 1879, 1882 (6), 1883, 1888, 1981 (б), 1984, 1987, 1990 или

ОЛ-6, гл. 7: 7.116, 7.118, 7.123, 7.130, 7.136, 7.140, 7.146, 7.150, 7.151; 7.229 (б), 7.233 (б,в), 7.235, 7.239 (б); ОЛ-7, гл. 10: 10.32–10.44 (четн.).

Занятия 5-6. Безусловный и условный экстремум ФНП.

Ауд.: ОЛ-8: 2008, 2010, 2012, 2016, 2016.1, 2021–2024, 2031 или

ОЛ-6, гл. 7: 7.187–7.195 (неч.), 7.201, 7.205, 7.214.

Дома: ОЛ-8: 2009, 2011, 2014, 2016.2, 2023, 2024, 2033 или

ОЛ-6, гл. 7: 7.187–7.195 (четн.), 7.202–7.204, 7.210–7.213.

Занятие 7. Контроль по модулю 2 (РК №2).

Самостоятельная подготовка

Самостоятельная работа студента заключается в проработке материала лекций, выполнении домашних заданий, подготовке к контрольным работам и рубежным контролям.