Теоремы о дифференцируемых функциях. Исследование поведения функции. Приложения производных к экономическим задачам. Функции многих переменных, страница 9

Начертим график этих данных и выведем плановую цифру 50 на начало января, т.е. в точке (0; 50) Проведем прямую y = 50 и у нас сразу будет видно отклонение от плана (рис. 15.2).

Рис 15.2

О чем говорит полученная информация? Ответим согласно условию задачи. Процент выполнения плана (пятая строка) вычислялся из пропорции

Откуда , где а – число во второй строке таблицы. Так, в январе процент выполнения плана составил 35,3 100% : 50 = 70,6%, в феврале 56·100% : 50 = 113,4% и так далее. Последняя цифра 103,6% показывает среднегодовое выполнение плана. Ее можно рассчитать как среднее значение помесячных данных, или по той же пропорции:

Результат получится одинаковым.

Ответ на второй вопрос тоже очевиден: наиболее успешным был период с февраля по июнь, «провальным» – август-ноябрь.

А теперь проанализируем данные третьей и четвертой строки таблицы. Первая разность характеризует цепной прирост и говорит, на сколько изменился показатель за месяц. Положительные приросты говорят о положительной динамике процесса, т.е. о возрастании объема выпуска продукции. Этому условию отвечают данные с первого по пятый месяц. С пятого по десятый месяцы наблюдался стойкий спад, их приросты всюду отрицательны, и только в декабре предприятию удалось выйти на плановый показатель. Наибольшую скорость возрастания имел февраль 21,4 млн. руб./мес., наименьшую – апрель, когда начался спад.

О чем говорит содержимое четвертой строки? Об ускорении процесса. Несмотря на  фиксируемый подъем в начале года, уже к марту наблюдалось замедление скорости прироста – вторые разности становятся отрицательными, и такая картина продержалась до сентября. Именно тогда ускорение сменило знак с отрицательного на положительный, и предприятие стало медленно, но верно выползать из «нижней» зоны, хотя на первый взгляд данных для оптимизма не было. Эта точка называется точкой перегиба, начиная с которой, как говорят политики, «можно увидеть свет в конце туннеля» и делать осторожные прогнозы относительно последующего хода событий.

Такие чисто экономические показатели как темп роста и темп прироста показывают во сколько раз данная цифра отличается от предыдущей или плановой.

Так «работают» первая и вторые производные в экономических задачах.


Лекция 16.

ФУНКЦИИ МНОГИХ ПЕРЕМЕННЫХ

ПЛАН

1.  Введение.

2.  Функция двух переменных. Способы задания. Область определения.

3.  Приращения функции: частное и полное.

4.  Непрерывность.

5.  Частные производные первого порядка

6.  Дифференциал

7.  Заключение.

16.1. Введение

Очень немногие процессы зависят от одной переменной. Жизнь многогранна и зависит от многих факторов. Например, площадь прямоугольника S является функцией его ширины x и длины y, объем параллелограмма V –  ширины x, длины y и высоты z и т.д. В первом случае мы имеем дело с функцией двух переменных, во втором – трех переменных. Нетрудно привести примеры, когда в определяющее число факторов будут входить четыре и большее число переменных. Функцию одной переменной мы изучили достаточно полно, перейдем теперь к функции двух переменных.

16.2. Функция двух переменных. Способы задания.
Область определения

Определение 16.1. Если каждой паре (х, у) значений двух независимых друг от друга переменных величин х и у из некоторой области их изменения D соответствует определенное значение величины z, то говорят, что z является функцией от x и y в области D.

Символически функция двух переменных обозначается так:

.

Как и функция одной переменной она может быть задана аналитически, таблично и графически. Переход от одного способа задания к другому осуществляется по тем же правилам, что и для функции одной переменной.

Пусть функция задана формулой . Составим для нее таблицу значений, в первой строке которой будут находиться значения х, а в первом столбце – значения у. Выберем произвольные значения для х и у, а z получается согласно заданному правилу.

x  

y

0,1

0,2

0,3

0,4

1

0,2

0,4

0,6

0,8

2

1,2

1,4

1,6

1,8

3

2,2

2,4

2,6

2,8

4

3,2

3,4

3,6

3,8

5

4,2

4,4

4,6

4,8

Для того чтобы построить график этой функции нужно из каждой точки М(х,у) плоскости ХОY поднять перпендикуляр z и потом объединить полученные точки аппликат. Следует учесть, что графическое изображение функции двух переменных в трехмерном декартовом базисе в общем случае представляет некоторую поверхность. В лекции 8 мы показывали, что построение линии «по точкам» страдает приближенностью и даже ошибочностью, потому что не может учесть такие важные точки, как разрывы, экстремумы и т.д. Поэтому если надо построить график поверхности, решают вопрос в общем виде, определив ее тип, а потом переходят к построению.

Если на плоскости самая простая и самая изученная линия – это прямая, то наиболее простая поверхность в пространстве – это плоскость, уравнение которой в общем виде записывается так:

.                                          (16.1)

Разделив обе части равенства на D, получим равносильное уравнение

 ,                                              (16.2)

где  , . Его называют уравнением плоскости «в отрезках».

По полученному уравнению (16.2) легко изобразить плоскость в декартовой системе координат. Найдем точки ее пересечения  с осями координат: с осью ОХ : ,    , с осью ОY: ,     , и с осью ОZ: ,     .  Соединим полученные точки, продолжая их во все стороны, и получим изображение плоскости.

Для нашего случая , , , . Построим эту плоскость по точкам

Рис. 16.1

В разделе «Аналитическая геометрия» мы также изучили кривые второго порядка – окружность, эллипс, гиперболу и параболу. В трехмерном пространстве они перешли в сферу, эллипсоид, гиперболоид (однополостный и двуполостный) и параболоид. В сечении этих тел плоскостями, параллельными  координатным плоскостям, получаются все те же окружность, эллипс и т.д. Но на этом дело не закончилось. Кривые, вырвавшись в трехмерное пространство, создали эллиптический гиперболоид, гиперболический параболоид, конические и цилиндрические поверхности. Перечень поверхностей второго порядка и их графики приведены в приложении 1. Вглядитесь в их уравнения и постарайтесь понять логику их названий.