שאלת מבחן באינפי 2 / חדו"א 2 - האוניברסיטה הפתוחה 2022 - פונקציות של שני משתנים
קורס: אינפי 2 / חדו"א 2
אוניברסיטה: האוניברסיטה הפתוחה
שנה: 2022
סמסטר: א
נושאים: פונקציות של שני משתנים, נגזרות חלקיות
רמת קושי: בינוני-קשה
הפונקציה $f(x,y)$ מוגדרת על-ידי:
$$f(x,y) = \begin{cases} (x^2+y^2)\ln(x^2+y^2) & (x,y)\neq(0,0) \\ 0 & (x,y)=(0,0) \end{cases}$$
(א) האם $f(x,y)$ רציפה בנקודה $(0,0)$?
(ב) האם $f(x,y)$ דיפרנציאבילית בנקודה $(0,0)$?
(ג) האם $(0,0)$ נקודת קיצון של $f(x,y)$?
רמז: לרציפות: עברו לקואורדינטות פולאריות $r^2 = x^2+y^2$ ובדקו $\lim_{r\to 0} r^2\ln r^2$. לדיפרנציאביליות: חשבו $f_x(0,0)$ ובדקו את ההגדרה. לקיצון: בדקו את סימן $f$ בסביבת $(0,0)$.
פתרון: **(א) כן, $f$ רציפה ב-$(0,0)$:**
נסמן $r^2 = x^2+y^2 \to 0$:
$$\lim_{r\to 0^+} r^2\ln r^2 = 2\lim_{r\to 0^+} r^2\ln r = 0$$
(כי $\lim_{r\to 0^+} r^2|\ln r| = 0$). לכן $\lim_{(x,y)\to(0,0)} f(x,y) = 0 = f(0,0)$. ✓
**(ב) כן, $f$ דיפרנציאבילית ב-$(0,0)$:**
$f_x(0,0) = \lim_{h\to 0}\frac{h^2\ln h^2}{h} = 2\lim_{h\to 0} h\ln|h| = 0$, ובדומה $f_y(0,0)=0$.
נבדוק: $\frac{f(h,k)-0-0\cdot h - 0\cdot k}{\sqrt{h^2+k^2}} = \frac{(h^2+k^2)\ln(h^2+k^2)}{\sqrt{h^2+k^2}} = \sqrt{h^2+k^2}\cdot\ln(h^2+k^2) = 2r\ln r \to 0$.
לכן $f$ דיפרנציאבילית ב-$(0,0)$. ✓
**(ג) כן, $(0,0)$ נקודת מקסימום מקומי:**
עבור $0 < x^2+y^2 < 1$: $\ln(x^2+y^2) < 0$, לכן $f(x,y) < 0 = f(0,0)$.
לכן $f(0,0) = 0 > f(x,y)$ בכל סביבה מנוקבת של $(0,0)$. $(0,0)$ היא **נקודת מקסימום מקומי**. $\blacksquare$
הפונקציה f(x,y) מוגדרת על-ידי: f(x,y)={(x2+y2)ln(x2+y2)0(x,y)=(0,0)(x,y)=(0,0) (א) האם f(x,y) רציפה בנקודה (0,0)? (ב) האם f(x,y) דיפרנציאבילית בנקודה (0,0)? (ג) האם (0,0) נקודת קיצון של f(x,y)?
העתק שאלה
שתף שאלה
סמן כחשוב
סמן כבוצע
האוניברסיטה הפתוחהמועד א22022סמסטר א
★★★★★
פונקציות של שני משתניםנגזרות חלקיות
לרציפות: עברו לקואורדינטות פולאריות r2=x2+y2 ובדקו limr→0r2lnr2. לדיפרנציאביליות: חשבו fx(0,0) ובדקו את ההגדרה. לקיצון: בדקו את סימן f בסביבת (0,0).
**(א) כן, f רציפה ב-(0,0):** נסמן r2=x2+y2→0: r→0+limr2lnr2=2r→0+limr2lnr=0 (כי limr→0+r2∣lnr∣=0). לכן lim(x,y)→(0,0)f(x,y)=0=f(0,0). ✓
**(ב) כן, f דיפרנציאבילית ב-(0,0):** fx(0,0)=limh→0hh2lnh2=2limh→0hln∣h∣=0, ובדומה fy(0,0)=0.
**(ג) כן, (0,0) נקודת מקסימום מקומי:** עבור 0<x2+y2<1: ln(x2+y2)<0, לכן f(x,y)<0=f(0,0). לכן f(0,0)=0>f(x,y) בכל סביבה מנוקבת של (0,0). (0,0) היא נקודת מקסימום מקומי. ■