Доказательство: - надо доказать, что непрерывна
1)
и
; 2) Надо док-ть
противное,
-
отрицание ; 3) пусть
; 4)
что
-
неравенство*. Выделим сход. подпослед.
т.к.
. Докажем, что
по непрерывности
подставим
в неравенство*:
.В силу единственности предела
, а т.к. существует обратная единственная
функция
. Тогда
- мы
доказали. Но из неравенства*
- то эти 2 соотнош.
против.
Теорема Эйлера об однородной функции
Для того чтобы диф-мая
функция ,
, была
положительно однородной степени
необходимо и
достаточно, что бы выполнялось равенство :
,
Доказательство:
1) пусть функция однородна докажем, что выполняется
,
. Пусть
-
однородна, т.е.
,
,
,
. Фиксируем
и рассмотрим
-
меняющееся. Диф-ем обе части
.
, т.к.
.
Полагаем, что
. Для любой точки
это
выполнено.
2) пусть выполнено равенство ,
. Докажем, что
-
однородность. Фиксируем
и рассмотрим функцию
:
,
.
-
диф-ма, знаменатель
.
Числитель = 0, т.к. это
соотношение , только в точке
. Поэтому
, значит
. Полагая, что
, видим,
что
, при
,
.
Теория локального экстремума для функции многих переменных
Если производная чётная(чётного порядка), то экстремуму нет.
Необходимые условия экстремуму – частные производные = 0
Достаточные условия экстремума – три частные производные второго порядка, рассмотрим второй диф-ал: если квадратичная ф-ма положит. определ., то экстремум будет min, а если отриц. то max
-
диф-ал
-того порядка.
Опр.: функция ,
, D – область, имеющая во
внутренней точке
экстремум, если существует
окрестность
, такая что
выполнено
одно из двух неравенств:
, либо
. При этом, если
,
, то точка
- строго
min, либо
,
, то точка
- строго
max.
Теорема (необходимые условия экстремума) :
если в точке , D – область имеющая экстремум, и
в этой точке
, то
Доказательство: т.к. экстремум существует
окрестность из D, что выполнено одно из неравенств:
, либо
,
. Фиксируем все переменные кроме k-ой
рассмотрим
-
чтобы точка не выходила из окрестности. Эта функция от одной переменной
в
достигает экстремума, эта точка внутренняя
max или min
существует производная
по теореме Ферма
.
Ч.т.д.
Т.е. если функция в какой-то точке дост. локального max или min, и существует частн. производные, то все они равны нулю.
Теорема (достаточные условия):
Пусть функция дважды непрерывно диф-ма в области
и существует точка
,
такая что
1)
2) либо
либо
, при
. Тогда в точке
-
экстремум:
Доказательство:
т.к. она дважды непрерывно
диф-ма разлагается в строку Тейлора:
, где
.
- это квадратичная форма относ.
выберем окрестность, чтобы знак квадр.
формы совпадал со знаком любой части.
1) пусть ф-ма >0 , т.е.
2) пусть ф-ма >0 , т.е.
Теорема: пусть дважды непрерывно
диф-ма в
и выполнены условия
1)
2) .
Тогда в точке
- экстремум max,
если
, или min, если
3) если же , то экстремума в точке
- нет.
4) и если , то неопределенность в точке
- экстремум может быть, а может и нет.
Доказательство:
1) пусть и
.
Докажем, что квадратичная форма
либо >0, либо <0
существует экстремум в точке
- определитель. Пусть
. Т.к.
квадр. форма равна =
квадратная
скобка
знак выражения зависит от знака
, если
выражение
> 0 , а если
выражение < 0
2) пусть . Тогда возможны случаи:
* пусть см. на
.
Покажем что квадр. форма имеет знак . Пусть
. Пусть
* а если (либо
)
рассужд. повтор.
* а если форма тоже имеет знак при изменение знака
и
.
Поэтому экстремума нет.
3) пусть . Будем приводить примеры. 1. пусть
- экстремум есть в (0,0). И
этой функции
.2.
- меняет знак
нет
экстремума,
Достаточные условия экстремума в общем случае:
Теорема: пусть функция ,
раз непрерывно диф-ма в области
. И существует точка
, такая что
1) ,
2) тогда
если m – нечетное число, то экстремума в
нет. А если m – четное число
и плюс к этому
либо
, то в
точке
экстремум {max, если
, min если
}
Доказательство:
т.к имеет
непрер. частные производные m-ого порядка → Тейлор:
,
, а
, где
,
,
. Поэтому
. Знак
разности
опред. только знаком, т.к
очень мало. При нечетной степени m –
меняет знак, т.е. экстремума нет {нечетная функция степени m
меняет знак в окрестности
}. А если m
четное число, то надо рассмотреть ф-му. Если
в
некоторой окрестности и
тоже
- точка max. А если
,
- точка min.
Формула Грина
Теорема:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.