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Funciones de Varias Variables (Problemas), Ejercicios de Matemáticas

Asignatura: Matemáticas, Profesor: Pedro Jose Herrero Piñeyro, Carrera: Óptica y Optometría, Universidad: UMU

Tipo: Ejercicios

Antes del 2010

Subido el 25/09/2007

peyu
peyu 🇪🇸

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UNIVERSIDAD DE MURCIA
Departamento de Matem´aticas
´
Optica y Optometr´ıa
Relaci´on de Problemas no9
Curso 2006-2007
Funciones de varias variables
183. Represente cada uno de los siguientes subconjuntos del plano R2:
A={(x, y) : 2 x4,1y3};B={(x, y); 1 < x2+y24};
C={(x, y) : 1 < x24};D={(x, y) : (x+ 2)2+ (y1)2<16, x y};
E={(x, y) : |xy|>1}∪{(0,0)};F={(x, y) : y22}.
184. Calcule el dominio de las funciones siguientes:
f(x, y) = x2+y2
xy ;g(x, y, z) = µx
x2+y2+z24,ln (x2+y2+z21);
h(x, y) = 1
p4x2y2;r(x, y) = cos (x2+y2)1;
185. Calcule las derivadas parciales de primer orden de las siguientes funciones:
(a)f(x, y) = x4+y44x2y2; (b)f(x, y) = ln (x2+y2);
(c)f(x, y) = 1
ycos x2,(y6= 0); (d)f(x, y) = tan µx2
y,(y6= 0);
(e)f(x, y) = arctan( y
x),(x6= 0); (f)f(x, y) = arctan x+y
1xy ,(xy 6= 1);
Estudie qu´e pasa con las derivadas parciales mixtas de segundo orden.
186. Calcule las derivadas parciales de la funci´on f(x, y )x2tan y2
x2+y2; (x, y)6= (0,0) y com-
pruebe la igualdad siguiente:
x∂f
∂x (x, y ) + y∂f
∂y (x, y ) = 2f(x, y).
187. Calcule las derivadas parciales de la funci´on f(x, y) = xcos(3y)y2sen x. Calcule su
derivada respecto de un vector v= (v1, v2) en el punto (1,2). Calcule su diferencial en
dicho punto.
188. Halle el vector gradiente, en cada punto en el que exista, para las funciones siguientes:
(a)f(x, y) = x2+y2sen(xy); (b)f(x, y ) = excos y;
(c)f(x, y, z) = x2y3z4; (d)f(x, y, z) = x2y2+ 2z2;
189. Calcule las derivadas direccionales en los puntos y direcciones indicadas:
a)f(x, y, z) = x2+ 2y2+ 3z2, en (1,1,0), direcci´on ij+ 2k.
b)f(x, y, z) = µx
yz
, en (1,1,1), direcci´on 2i+jk.
pf2

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UNIVERSIDAD DE MURCIA

Departamento de Matem´aticas

Optica y Optometr´^ ´ ıa Relaci´on de Problemas no 9 Curso 2006-

Funciones de varias variables

  1. Represente cada uno de los siguientes subconjuntos del plano R^2 :

A = {(x, y) : 2 ≤ x ≤ 4 , 1 ≤ y ≤ 3 }; B = {(x, y); 1 < x^2 + y^2 ≤ 4 }; C = {(x, y) : 1 < x^2 ≤ 4 }; D = {(x, y) : (x + 2)^2 + (y − 1)^2 < 16 , x ≤ y}; E = {(x, y) : |xy| > 1 } ∪ {(0, 0)}; F = {(x, y) : y^2 ≥ 2 }.

  1. Calcule el dominio de las funciones siguientes:

f (x, y) = x (^2) + y 2 xy ;^ g(x, y, z) =

( (^) x x^2 + y^2 + z^2 − 4 ,^ ln (x

(^2) + y (^2) + z (^2) − 1)

h(x, y) = √ 4 x^12 − y 2 ; r(x, y) = cos (x^2 + y^2 )−^1 ;

  1. Calcule las derivadas parciales de primer orden de las siguientes funciones:

(a)f (x, y) = x^4 + y^4 − 4 x^2 y^2 ; (b)f (x, y) = ln (x^2 + y^2 ); (c)f (x, y) =^1 y cos x^2 , (y 6 = 0); (d)f (x, y) = tan

(x 2 y

, (y 6 = 0); (e)f (x, y) = arctan( (^) xy), (x 6 = 0); (f )f (x, y) = arctan 1 x −^ + xy^ y, (xy 6 = 1); Estudie qu´e pasa con las derivadas parciales mixtas de segundo orden.

  1. Calcule las derivadas parciales de la funci´on f (x, y)x^2 tan (^) x 2 y+^2 y 2 ; (x, y) 6 = (0, 0) y com- pruebe la igualdad siguiente: x∂f∂x (x, y) + y ∂f∂y (x, y) = 2f (x, y).
  2. Calcule las derivadas parciales de la funci´on f (x, y) = x cos(3y) − y^2 sen x. Calcule su derivada respecto de un vector v = (v 1 , v 2 ) en el punto (1, 2). Calcule su diferencial en dicho punto.
  3. Halle el vector gradiente, en cada punto en el que exista, para las funciones siguientes:

(a)f (x, y) = x^2 + y^2 sen(xy); (b)f (x, y) = ex^ cos y; (c)f (x, y, z) = x^2 y^3 z^4 ; (d)f (x, y, z) = x^2 − y^2 + 2z^2 ;

  1. Calcule las derivadas direccionales en los puntos y direcciones indicadas: a) f (x, y, z) = x^2 + 2y^2 + 3z^2 , en (1, 1 , 0), direcci´on i − j + 2k. b) f (x, y, z) =

(x y

)z , en (1, 1 , 1), direcci´on 2i + j − k.

  1. Calcule la ecuaci´on del plano tangente al elipsoide x 42 + y 92 + z^2 = 1 en el punto (1, 0 , √ 22 ).
  2. Halle el punto (o puntos) de las superficies siguientes en que el plano tangente es hori- zontal: (a)xy + a 3 x +^

b^3 y −^ z^ = 0;^ (b)z^ =^ xy;^ (c)x^ +^ y^ +^ z^ +^ xy^ −^ x

(^2) − y (^2) = 0

  1. Calcule los extremos relativos de las siguientes funciones:

(a)f (x, y) = yex^ − ey; (b)f (x, y) = (x + y)(xy + 1); (c)f (x, y) = x^4 + y^4 − 2 x^2 + 4xy − 2 y^2 ; (d)f (x, y) = xy + x^1 + ay.

  1. Estudie los extremos de las siguientes funciones: a) f (x, y) = x^3 + 3xy^2 − 15 x − 12 y. b) f (x, y) = sen x + sen y + cos (x + y), 0 < x < 2 π; 0 < y < 2 π. c) f (x, y, z) = (y + z^2 )ex(y^2 +z^2 +1)
  2. Calcule los extremos de la funci´on f (x, y, z) = x^2 +y^2 +z^2 condicionada por las ecuaciones x + y = 4 e y + z = 6.
  3. Calcule los extremos relativos de la funci´on f (x, y, z) = x^2 + y + z que se encuentran simult´aneamente sobre el cilindro de ecuaci´on x^2 + y^2 = 2 y sobre el plano de ecuaci´on y + z = 1.
  4. Calcule la distancia m´ınima del punto (0, 2) a la par´abola de ecuaci´on x^2 = 4y.
  5. El material para elaborar la tapa y la base de una caja rectangular cuesta 3e por dm^2 y el material de los laterales 2e por dm^2. ¿Cu´ales son las dimensiones de la caja m´as barata que tenga 1 dm^3 de volumen?
  6. Halle los puntos m´as pr´oximos al origen de la curva intersecci´on de las dos superficies x^2 − xy + y^2 − z^2 = 1 y x^2 + y^2 = 1.
  7. En cierta monta˜na la elevaci´on z, por encima de un punto (x, y) en un plano horizontal al nivel del mar es z = 2000 − 2 x^2 − 4 y^2 metros. El eje X positivo apunta hacia el este y el eje Y positivo al norte. Un alpinista est´a en el punto (− 20 , 5 , 1100): (a) Si el alpinista avanza en direcci´on oeste ¿ascender´a o descender´a? ¿con qu´e rapidez? (b) Idem hacia el noroeste; (c) ¿en qu´e direcci´on debe avanzar para no subir ni bajar?
  8. La presi´on soportada en cada punto (x, y) del cuadrante x ≥ 0, y ≥ 0 del plano viene dada por la funci´on P (x, y) = x + 2y. (a) Represente gr´aficamente las curvas de nivel de la superficie delimitada por z = P (x, y); (b) determine la direcci´on en que el aumento de la presi´on es m´aximo en el punto A(1, 1) y en el B(2, 12 ); (c) halle el valor m´aximo que alcanza la presi´on en los puntos de la circunferencia de ecuaci´on (x − 2)^2 + y^2 = 4.
  9. Resuelva las siguientes ecuaciones diferenciales: (a)(sen xy + xy cos xy)dx + x cos xydy = 0; (b)(xy^2 + x)dx + yx^2 dy = 0