Mavzu: Ikki o'zgaruvchili funksiyalarning yuqori tartibli hosila va differensiallari reja: Ikki o‘zgaruvchili funksiyaning xususiy hosilalari

2.Yo‘nalish bo‘yicha hosila va gradient. Endi z=f(x,y) funksiyaning xususiy hosilalari tushunchasining bir umumlashmasini kiritamiz. Buning uchun funksiya M(x,y) nuqtaning biror atrofida aniqlangan va bu nuqtadan o‘tuvchi l to‘g‘ri chiziq bo‘yicha yo‘nalish biror e={cosα, cosβ} birlik vektor orqali berilgan bo‘lsin. Bunda cosα, cosβ berilgan e birlik vektorning mos ravishda OX va OY koordinata o‘qlari bilan hosil etgan α va β (β=900–α) burchaklar bilan aniqlanadi va yo‘naltiruvchi kosinuslar deb ataladi. Bu l to‘g‘ri chiziqda yotuvchi va M(x,y) nuqtaning atrofiga tegishli yana bir N(x+∆x,y+∆y) nuqtani qaraymiz. Bunda z=f(x,y) funksiyaning o‘zgarishi
ayirma orqali ifodalanadi va u funksiyaning l yo‘nalish bo‘yicha orttirmasi deyiladi. Bu yerda MN=∆l belgilash kiritamiz. Bunda N→M desak, ya’ni ∆x→0, ∆y→0 bo‘lsa, unda ∆l→0 bo‘ladi.
2-TA’RIF: Agar ∆l→0 bo‘lganda ∆lf /∆l nisbat chekli limitga ega bo‘lsa, bu limit qiymati z=f(x,y) funksiyaning l yo‘nalish bo‘yicha hosilasi deb ataladi.
z=f(x,y) funksiyaning l yo‘nalish bo‘yicha hosilasi
kabi belgilanadi va , ta’rifga asosan,
kabi aniqlanadi. ∆l=∆xcosα+ ∆ycosβ tenglikdan foydalanib,
(4)
formula o‘rinli ekanligini keltirib chiqarish mumkin.
Masalan, f(x,y)=x2–y2 funksiyaning M(x,y) nuqtadagi α=600 yo‘nalish bo‘yicha hosilasi
formula bilan hisoblanadi. Xususan, M(1,1) nuqtada bu hosilaning qiymati
bo‘ladi.
Agar l yo‘nalish biror a={a1, a2} vektor orqali berilgan bo‘lsa, unda bu yo‘nalish bo‘yicha hosila
formula bilan hisoblanadi.
Masalan, yuqoridagi funksiyaning M(1,1) nuqtadagi a={4,3} vektor bilan aniqlanadigan l yo‘nalishi bo‘yicha hosilasining qiymatini topamiz:
Agar l sifatida OX (yoki OY) koordinata o‘qining yo‘nalishini olsak , unda
α=0, β=900 (yoki α=900, β=0) bo‘ladi va (4) formuladan
natijalarni olamiz. Demak, z=f(x,y) funksiyaning x yoki y bo‘yicha xususiy hosilalari uning l yo‘nalish bo‘yicha hosilasining xususiy holi bo‘ladi.
3-TA’RIF: z=f(x,y) funksiyaning gradienti deb koordinatalari
va
xususiy hosilalardan iborat vektorga aytiladi.
z=f(x,y) funksiyaning gradienti odatda gradf kabi belgilanadi. Gradient ma’nosini aniqlash uchun, vektorlarning skalyar ko‘paytmasidan (III bob, §2) foydalanib, l yo‘nalish bo‘yicha hosilaning (4) ifodasini quyidagicha yozib chiqamiz: