4.87M
Категория: МатематикаМатематика

Производная функций нескольких переменных. Часть 2

1.

Вебинар «Производные функции нескольких
переменных, часть 2»
Введение в математический анализ

2.

План
1.
2.
3.
4.
Разбор ДЗ.
Градиент.
Производная по направлению.
Условный экстремум – метод множителей
Лагранжа.
5. Градиентный спуск.
2

3.

По мотивам ДЗ
❑Квадрат! Есть разница между (sinx)^2 и
sin(x^2).
❑ sin2, sin1, cos2 можно не упрощать, но можно
посчитать, используя ПО.
❑Единицы измерения угла:
▪ градусы (если есть значок);
▪ радианы – по умолчанию.
3

4.

4

5.

5

6.

2. Найти экстремумы функций (если они есть)
1) y = |2x|
Необходимое условие: y'=|2x|/x=2|x|/x
в нуле производной не существует
Достаточное условие: производная функции существует в
окрестности точки и меняет свой знак при переходе через нее
0 - экстремум (минимум)
6

7.

2) y=xˆ3
Необходимое условие: y'=3xˆ2 = 0
существует стационарная точка - 0
Достаточное условие: производная существует в окрестности точки,
но не меняет свой знак при переходе через нее
0 - не является экстремумом (точка перегиба)
7

8.

3) y = eˆ(3x)
Необходимое условие: y'=3eˆ(3x) нет точки, где функция не
существует или равна 0
Достаточное условие: -
экстремумов нет
8

9.

4) y=xˆ3-5x
Необходимое условие: y'=3xˆ2 - 5=0
2 точки sqrt(5/3), -sqrt(5/3)
Достаточное условие: функция меняет знак при переходе через точку
с + на - значит максимум, с - на + значит минимум
sqrt(5/3) - локальный минимум
-sqrt(5/3) - локальный максимум
9

10.

На прошлом вебинаре
• Частные производные функций нескольких
переменных;
• Смешанные производные ФНП;
• Локальные экстремумы.
10

11.

Найти частные производные
Z=sinx/siny
• Z’(x)
• Z’(y)
11

12.

Найти частные производные
Z=sinx/siny
12

13.

Градиент
Определение
13

14.

Градиент
Градиент - это вектор показывающий направление
наибольшего возрастания функции. Модуль вектора
градиента показывает скорость изменения функции.
14

15.

Иллюстрация: градиент
15

16.

Линии уровня
Линией уровня функции двух переменных
называется линия (множество точек) на координатной плоскости, в
которых функция принимает одинаковые значения.
16

17.

Иллюстрация: линии уровня
17

18.

18

19.

Градиент
Пример
19

20.

Производная по направлению
Источник:
http://mathprofi.ru/proizvodnaja_po_napravleniju_i_gradient.
html
20

21.

Физический смысл производной по
направлению
21

22.

22

23.

1. Найдём частные производные в точке М(1;2)
23

24.

2. Найдём координаты направляющего вектора единичной длины
24

25.

3. Вычисляем по формуле
25

26.

В каком направлении у функции
будет наибольшая скорость роста?
26

27.

!Производная по направлению
градиента принимает наибольшее
значение!
68,77
27

28.

28

29.

29

30.

30

31.

По мотивам прошлого вебинара
31

32.

32

33.

33

34.

Квадратичная форма
34

35.

35

36.

36

37.

*Полуопределенные квадратичные
формы
37

38.

График
38

39.

39

40.

40

41.

41

42.

42

43.

Седловая точка — такая точка из области определения функции, которая является стационарной для
данной функции, однако не является её локальным экстремумом.
43

44.

44

45.

Исследование функции на условный
экстремум
Функция Лагранжа
Необходимые условия экстремума
45

46.

Достаточные условия экстремума
Если в стационарной точке определитель матрицы A > 0, то в этой точке у
функции максимум.
Если в стационарной точке определитель матрицы A < 0, то в этой точке у
функции минимум.
46

47.

47

48.

48

49.

49

50.

50

51.

51

52.

52

53.

53

54.

54

55.

55

56.

56

57.

57

58.

58

59.

59

60.

Реализация градиентного спуска
• http://kayumov.ru/401/
60

61.

Проблема: «овражные» функции
пример
61

62.

z=sin(xy)
62

63.

Имитация отжига
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/Hill_Climbing_with_Simula
ted_Annealing.gif
63

64.

Имитация отжига
64

65.

Время вопросов
Спасибо!
English     Русский Правила