DẠNG CÂU HỎI 1 ĐIỂM
Câu1: (1đ) Cho hàm số z = arctg
x
y
chứng minh z’’xx + z’’yy= 0
1
y
x
Z = artag ⇒Z’X = y (1 + ( x ) 2 ) = 2
y
x + y2
y
z' '
yy = (
−x
x2 + y
)' y
2
− x.
=
z' y =
−x
.
y2
1
x
=−
x 2
2
x + y2
1+ ( )
y
y
2x
(−2 y )
2 xy
−2 xy + 2 xy
=
= 0.
( x 2 + y 2 ) 2 ( x 2 + y 2 ) 2 Vậy ⇒ z ' ' xx + z ' ' yy =
(đpcm )
( x 2 + y 2 )2
Câu 3: (1đ) Cho hàm số z = x + f(xy) với f(t) là hàm số khả vi, CMR xz’x-yz’y=x
Z =x + f(xy) vì f(t) khả vi ⇒∃ f’(t) = f’(xy)
'
'
1 + ( xy )' x. f ' ( xy) (a);
⇒ z x = ( x + f ( xy ) x =
Z’Y = ( x + f ' ( xy ))' y = 0 + ( xy)' y . f ' ( xy ) = x. f ' ( xy )
(b) Thay (a) và (b) ta có
x.z ' x − y.z ' y = x(1 + yf ' ( xy )) − y ( x. f ' ( xy ))
= x + xyf ' ( xy ) − xyf ' ( xy ) = x (đpcm)
Câu 4: (1đ) Cho hàm số z = y f (x2-y2), với f(t) là hàm số khả vi CMR
1
1
z
z' x + z' y = 2
y
y
y
z = yf ( x 2 + y 2 ) = z x ( yf ( x − y ) x = y.( x − y ) x . f ( x − y ) = 2 xy. f ( x − y )
và
'
2
2 '
2
2 '
'
2
2
'
2
2
z ' y = ( yf ( x 2 − y 2 ))' y = f ( x 2 − y 2 ) + y ( x 2 − y 2 )' y . f ' ( x 2 − y 2 ) = f ( x 2 − y 2 ) − 2 y 2 . f ' ( x 2 − y 2 )
1
1
1 '
1 '
'
2
2
2
2
2 '
2
2
f (x2 + y2 )
Khi đó ⇒ x .z x + y .z y = .2 xyf ( x − y ) + .( f ( x − y ) − 2 y f ( x + y )) =
y
x
y
(đpcm)
Câu 5: (1đ) Cho hàm số z = ln(1/r) với r= x 2 + y 2 CMR z’’xx + z’’yy=0
2x
x
1
r' =
=
z = ln = − ln r ,với r = x + y 2 Ta có: x
r
r
2 x2 + y2
r' y =
2y
2 x2 + y 2
=
y
r
1
1 x −x
⇒ z ' x = (− ln r ) / x = − .r ' x = − . = 2
r
r r r
2r ' .r
−x
−1
⇒ z ' ' xx = ( 2 )' x = 2 + x. 4x =
r
r
r
x
− r 2 + 2 x. .r
2
2
r = 2 x − r (a)
r4
r4
Với vai trò của x và y là tương đương nhau trong biểu thức → tính tương tự ta được :
2 x2 − r 2 2 y 2 − r 2
2 y2 − r 2
z ' ' yy =
(b) Cộng 2 vế (a) và (b) → z ' ' xx + z ' ' yy =
+
=
r4
r4
r4
2( x 2 + y 2 ) − 2r 2
= 0 (đpcm )
r4
Câu 6: (1đ) Cho hàm số
z = xarctg
Khi đó
x
x
1
1
x
xy
− x 2 − y 2 ⇒ z ' x = arctg + x. .
− 2 x = arctg + 2
− 2x
y
y
y 1 + ( x )2
y x + y2
y
x.z 'x = xarctg
x
x2 y
− 2 x2 + 2
(a)
y
x + y2
−x
1
− x2
− x2 y
.
− 2y = 2
− 2 y ⇒ y.z ' y = 2
− 2 y 2 (b)
2
2
y 1 + ( x )2
x +y
x + y2
y
Cộng 2 vế của (a) và (b) ta được
z ' y = x.
xz ' x + y.z ' y = xarctg
Câu 7: (1đ)
−2 xy
'
Nên ⇒ z ' ' xx = ( 2 2 ) x = -y. 2 2 2 = 2 2 2
(x + y )
(x + y )
x +y
x
− x2 y
x
− 2x 2 + 2
− 2 y 2 = xarctg − 2( x 2 + y 2 ) ⇔ xz ' x + yz ' y = z − ( x 2 + y 2 )
y
y
x + y2
u = x 2 + y 2 + z 2 , A( 1,1, 2 )
Ta có :
∂ u=
∂ x
⇒
2x
∂u( A )
=
∂x
x
=
2 x2 + y 2 + z 2
∂ u=
∂ y
x2 + y2 + z2
1
2
12 +12 +( 2 )
=
1
2
⇒
2y
2 x2 + y2 + z2
∂u( A )
=
∂y
=
y
1
2
=
1
2
2z
∂ u=
∂ z
x2 + y2 + z2
2 x2 + y2 + z 2
∂u( A )
=
∂z
⇒
=
2
12 + 12 +( 2 )
12 + 12 + ( 2 )
Biết rằng: l = OA tạo với 3 trục của Oxyz cỏc gúc α , β ,γ cosin Chỉ phương:
1
cos α =
12 + 12 + ( 2 )
2
=
1
cos β =
2
1
1 2 + 12 + ( 2 )
2
=
1
cos γ =
2
2
2
1 2 + 12 + ( 2 )
z
x2 + y 2 + z2
2
=
2
2
2
2
=
Vậy:
∂u ( A )
∂u ( A )
∂u ( A )
∂u ( A )
=
cos α +
cos β +
cos γ =
∂l
∂x
∂y
∂l
1
2
.
1
2
+
1
2
.
1
2
+
2
2
.
2
2
=1
Câu 8: (1đ) Cho trường vô hướng
u 2 x. ln( x + y ) − x − y TÝnh
∂∂lu T¹i A(1,0), l = (1,−1)
∂u = 2 x +
1
∂ u = 2 ln( x + y )+ x − 1
x+ y 2 x− y
∂ x
x + y 2 x − y ∂x
Bg: Ta có
⇒
(
)
∂u ( A )
1
3 ∂u( A ) = 2.1 +
1
=5
= 2. ln(1+ 0 ) + 1 −
=
∂y
1+0
2
∂x
2
2 1−0
1+ 0
2 1− 0
Biết rằng l =( 1,−1 )⇒ véctơ Chỉ phương
l 0 = (cos α , cos β ) cos α =
Biết rằng
x
l
=
1
12 + ( −1) 2
=
1
2
cos β =
y
l
=
−1
12 + ( −1) 2
=
−1
2
− 2
∂u( A ) ∂u( A )
∂u( A )
=
cos α +
cos β = 3 . 1 + 5 . −1 =
∂x
∂y
2 2 2 2
2
∂l
Câu 9: (1đ) Cho trường vô hướng
u = e xy ( y 2 + 2 x − 3 )
TÝnh
div (gradu).
Bg: Ta có
∂u
∂x
= y.e xy ( y 2 + 2 x − 3) + 2.e xy = e xy ( y 3 + 2 xy − 3 y + 2) ∂∂ux = x.e xy ( y 2 + 2 x − 3) + 2 y.e xy = e xy ( y 2 .x + 2 x 2 − 3x + 2 y )
(
MÆ t kh¸c gradu = ∂∂ux ; ∂∂uy
)
2
xy 3
xy
và ∂ u = y.e ( y + 2 xy − 3 y + 2) + 2 y.e
∂ x2
2
∂ u
∂y
= x .e
xy
e xy ( y 4 + 2 xy 2 − 3 y 2 + 4 y )
2
2
xy
xy 2 2
3
2
( y x + 2 x − 3 x + 2 y ) + + e ( 2 xy + 2 ) = e ( y x + 2 x − 3 x + 4 xy + 2 )
2
xy 4
2
2
2 2
3
2
∂ 2u ∂ 2u
⇒ div (gradu) =
+
= e ( y + 2 xy − 3 y + 4 y + y x + 2 x − 3 x + 4 xy + 2 )
2
2
∂y
∂x
Câu 10: (1đ) Cho hàm ẩn
Có PT z − x = arctg
Ta có
F 'x =
z = z ( x, y )
y
z−x
d z ( x, y ) = z ' x dx + z ' y d y
y
( z− x)
2.
mà z − x = arctg
y
y
⇔ F( x , y , z ) = arctg
+ x− z = 0
z−x
z−x
1
y
y + y 2 + ( z − x )2
1
1
z− x
+
1
=
+
1
=
=
F'y =
.
== 2
y 2
y
2
2
2
z
−
x
2
y + ( z− x )
y + ( z − x )2
1+ ( )
1+ ( )
y 2+ ( z − x )
z− x
z− x
2
F' =
z
−y
( z − x)
2
1
.
1+ (
y
z− x
−1=
)
2
−y
2
y + ( z − x)
2
−1=
2
2
− ( y + y + ( z − x) )
2
y + ( z − x)
2
=
2
2
− ( y + y + ( z − x) )
2
2
y + ( z − x)
− ( y + y 2 + ( z − x) 2 )
− F 'x
y 2 + ( z − x) 2
VËy nªn → z ' x =
=
=1
− ( y + y 2 + ( z − x) 2 )
F 'z
y 2 + ( z − x) 2
− F 'y
z−x
z'y =
=
F 'z
y + y 2 + ( z − x) 2
Do dã, d z ( x , y ) = z ' x dx + z ' y dy = dx +
z−x
dy
y + y + ( z − x) 2
2
Câu 11: (1đ) cho hàm ẩn
x = x( y, z ) có PT :
Khi dã, F ' x = 3x 2 − 4 − y 2
3
2
Víi z = 4 x − x 3 + xy 2 ⇔ F( x, y, z ) = z + x − 4 x − xy
F ' y = −2 xy
F'z = 1
− F'y
2 xy
=
F ' x 3x 2 − 4 − y 2
− F'z
−1
x' z =
=
F ' x 3x 2 − 4 − y 2
⇒ x' y =
Như vậy = d x ( y , z ) = x' y dy + x' z dz =
2 xy
1
dy − 2
dz
2
3x − 4 − y
3x − 4 − y 2
2
Câu 12: (1đ) cho hàm ẩn
2x
x = x ( y, z ) có PT
z = e ( x + y2 + 2 y )
⇔ F( x , y , z ) = e 2 x ( x + y 2 + 2 y ) − z = o
Ta có:
F ' x = 2.e 2 x ( x + y 2 + 2 y) + e 2 x = e 2 x (2 x + 4 y + 2 y 2 + 1) F ' y = e 2 x (2 y + 2) = 2.e 2 x ( y + 1)
F'z = −1
⇒ x' y =
− F'y
F 'x
=
F'
− 2e 2 x ( y + 1)
− 2( y + 1)
1
=
x' z = − z = 2 x
2x
2
2
F ' x e (2 x + 1 + 4 y + 2 y 2 )
e (2 x + 1 + 4 y + 2 y ) 2 x + 1 + 4 y + 2 y
Như vậy d x ( y , z ) = x ' y dy + x ' z dz =
− 2( y + 1)e 2 x dy + dz
e 2 x (2 x + 1 + 4 y + 2 y 2 )
DẠNG CÂU HỎI 2 ĐIỂM
Câu 1: (2đ) Tìm cực trị của hàm số
z = e x ( x + y )( x − y + 4)
Mxđ : ∀( x, y ) ∈ R ta có
z ' x = e x ( x + y )( x − y + 4) + e x ( x − y + 4) + e x ( x + y ) = e x [ ( x + y )( x − y + 4) + 2 x + 4]
z ' y = e x ( x − y + 4) − e x ( x + y ) = + e x [ 4 − 2 y ]
Xét tọa độ các điểm tới hạn của h/số : M(x,y)
z ' x ( M ) = 0
e x (4 − 2 y) = 0
⇔
z' (M ) = 0 ⇔ x
e [ ( x + y )( x − y + 4) + 2 x + 4] = 0
y
y = 2
y= 2
⇔
2
2
( x + 2) + 2 x + 4 = 0 x + 6 y + 8 = 0
y = 2
x = − 4(∆ ' = 9 − 8 = 1)
y = 2
x = − 2
⇒ Hàm số có 2 điểm tới hạn: M 1 (−2,2) và M 2 (−4,2)
[
Ta lại có: r = A = z ' ' xx e ( x + y )( x − y + 4) + 2 x + 4
x
+ ( x − y + 4) + ( x + y ) + 2] = e x [ ( x + y )( x − y + 4) + 4 x +10] s = B = z ' ' xy = z ' ' yx =
[e
x
(4 − 2 y)
]
/
x
[
= e x ( 4 − 2 y )t = C = z ' ' yy = e x ( 4 − 2 y )
]
/
y
= −2e x
3
Tại M1(-2,2),ta có:
A( M 1 ) = z ' ' xx ( M 1 ) = e −2 [ 0.(− 2 − 2 + 4) + 4(− 2) + 10] = 2.e −2 B( M 1) = z ' ' xy ( M 1) = e −2 (4 − 2.2) = 0
C ( M 1) = z ' ' yy ( M 1) = − 2.e − 2 ⇒ B 2 − AC = 0 + 4.e − 4 = 4.e − 4 > 0
A( M 1) = 2.e − 2 > 0
⇒Hàm số không đạt cực trị tại M1(-2,2)
Tại M2(-4,2),ta có :
A = z ' ' xx ( M 2 ) = e −4 ((−4 + 2)(−4 − 2 + 4) + 4( −4 + 10) = −2e −4
B = e −4 (4 − 2.2) = 0
C = −2.e −4
⇒ B 2 − AC = 0 − 4.e −8 = −4.e −8 < 0
A = −2.e −4 < 0
Vậy hàm số đạt cực đại tại
M2(-4,2) và
z max = z ( − 4, 2) = e − 4 (− 4 + 2)(− 4 − 2 + 4) = 4.e − 4
Câu 2: (2đ) Tìm cực trị của hàm số
z = x 2 + y 2 − 3 xy
2
Ta có MXĐ : D = ∀( x, y ) ∈ R và
z ' x = 3x 2 − 3 y
z ' y = 3 y 2 − 3x
Xét tọa độ các điểm tới hạn M(xo,yo) của Z(x,y) :
3x 2 − 3 y = 0
x 2 = y (1)
z'x = 0
⇔ 2
⇔ 2
3 y − 3x = 0
y = x(2)
z' y = 0
Thay (2) vào (1)
→ y4 = y ⇔
y = 1
1
3
y ( y 3 − 1) = 0 ⇔ y ( y − 1)(( y + ) 2 + ) = 0 ⇔ 1
2
4
y2 = 0
Với : y1 = 1 → x1 = y12 = 1
Với : y2 = 0 → x2 = y2 2 = 0
⇒Ta có 2 điểm tới hạn của :M1(1,1) và M2(0,0): ta có
z ' ' xx = 6 x
z ' ' xy = z ' ' yx = −3
z ' ' yy = 6 y
A = z ' ' xx ( M 1) = 6.1 = 6
Tại M1(1,1) thì ⇒
B = z ' ' xy ( M 1) = −3
C = z ' ' yy ( M 1) = 6
⇒ ∆ = B 2 − AC = (−3) 2 − (6.6) = −27 < 0
∆ < 0
⇒ H/s đạt cực tiểu tại M1(1,1)
Vậy →
A = 6 > 0
Tại M2(0,0) ta có
A = z ' ' xx( M 2 ) = 6.0 = 0
B = z ' ' xy ( M 2 ) = − 3
C = z ' ' yy ( M 2 )= 6.0= 0
∆ = B 2 − AC = (− 3) 2 − 0 = 9 > 0
⇒hàm số không đạt cực trị tại M2(o,o) .Như vậy hàm số đó cho đạt cực tiểu tại M1(1,1) = - 1
Câu 3: (2đ) Tìm cực trị của hàm số z = (2ax − x 2 )(2by − y ) 2 , ab ≠ 0
MXĐ : ∀( x, y ) ∈ R 2
Ta có :
z = (2ax − x 2 )(2bx − y 2 ) = x ( x − 2a ) y ( y − 2b)
z ' x = y ( y − 2b)[ x − 2a + x ] = 2( x − a ) y ( y − 2b)
z ' y = x( x − 2a )[ y − 2b + y ] = 2( y − b) x( x − 2a )
z ' x = 0
⇔
Xét hệ PT:
z ' y = 0
2( x − a ) y ( y − 2b) = 0
2 x( x − 2a )( y − b) = 0
4
x = a
y = b
x = 0
x = a
y = 0
y = o
y = 2b
x =0
⇔
⇔
y = 2b
x = o
x = 2a
x = 2a
y = 0
y
=
b
x = 2a
y = 2b
Kết hợp các khả năng với ab ≠ 0→a ≠ 0 ,b≠ 0, ta có 5 điểm tới hạn sau :M1(0,0) , M2(0,2b), M3(a,b) , M4(2a,0) ,M5(2a,2b)
Ta lần lượt xét các điểm tới hạn trên với
z ' ' xx = (2( x − a) y ( y − 2b)) 'x = 2 y ( y − 2b)
z ' ' xy = z ' ' yx = 2( x − a)[ y − 2b + y ] = 4( x − a)( y − b)
và z ' ' yy = 2 x ( x − 2a ) với M1(0,0)→ r = z ' ' xx( M1) = 2.0.(0 − 2b) = 0
s = z ' ' xy ( M 1 ) = 4(0 − a)(0 − b) = 4ab
t = z ' ' yy ( M 2 ) = 2.0(0 − 2a) = 0
⇒ ∆ = s 2 − rt = (4ab) 2 − 0.0 = 16a 2b 2 〉 0 (ab ≠ 0) mà r = 0
⇒ M1(0,0) không là điểm cực trị
Với M2(0,2b)→
r = z ' ' xx( M 2 ) = 2.2b(2b − 2b) = 0
s = z ' ' xy( M 2 ) = 4(0 − a)(2b − b) = − 4(ab)
t = z ' ' yy( M 2 ) = 2.0(0 − 2a) = 0
∆ = s 2 − rt = 16a 2b 2 〉 0
⇒M2(0,2b) không là điểm cực trị
Với M3 (a,b)⇒
r = z ' ' xx( M 3 ) = 2.b(b − 2b) = −4b 2
s = z ' ' xy ( M 3 ) = 4(a − a )(b − b) = 0
t = z ' ' yy ( M 3 ) = 2a(a − 2a) = −4a 2
2 2
→ ∆ = s 2 − rt = 02 − 16a 2b 2 = = −16a b 〈0
mà r= -4b2 < 0
⇒hàm số đạt cực đại tại M3 (a,b)
* Với M4 (2a,0)⇒
r = z ' ' xx( M 4 ) = 2.0(0 − 2b) = 0
s = z ' ' xy ( M 4 ) = = 4(2a − a)(0 − b) = − 4ab
t = z ' ' yy ( M 4 ) = 2.2a( 2a − 2a) = 0 ⇒ ∆ = s 2 − rt = (− 4ab) 2 − 0 = 16a 2 b 2 〉 o
→Hệ số không đạt cự trị tại M4(2a,0)
Với M5 (2a,2b) ta có:
r = z ' ' ( M 5 ) = 2.2b(2b − 2b) = 0
s = z ' ' xy( M 5 ) = 4(2a − a)(2b − b) = 4ab
t = z ' ' yy( M 5 ) = 2.2a(2a − 2a ) = 0 → ∆ = s 2 − rt = 16a 2 b 2 〉 0
→Hệ số không đạt cự trị tại M5(2a,2b) Như vậy hệ số đạt cực đại tại M3 (a,b) khi đó
Z max = Z ( a ,b ) = = (2a 2 − a 2 )(2b 2 − b 2 ) = a 2b 2
Câu 4 : (2đ)
z = x 2 + xy + y 2 − 4 ln x − 10 ln y
{
}
Mxđ: D = ∀( x, y ) : x〉 0, y 〉 0
→ta có:
z' x = 2 x + y −
z' y = 2 y + x −
4
x
4
; Xét hệ pt tọa độ cỏc điểm tới hạn M (x,y):
y
5
4
4
4 4
( x − y )(1 − xy ) = 0
2 x + y − x = 0
x − y − x + y = 0
x − y = 0
z' x = 0
⇒
⇔
⇔
⇒
⇔ {x = y = 0
4
(
x
+
y
)
4
4
z
'
y
=
0
( x + y )(3 − ) = 0
2 y + x − = 0 3( x + y) −
=0
x + y = 0
xy
y
xy
→ loại Với khụg ∈ D
x − y = 0
x = y
2 3
⇔
4
4⇔x=y=
3
−
=
0
3
xy
=
xy
3
4
1 −
=0
⇔
xy
x + y = 0
x = − y
(vụ n0)
2
x = −4
4
1 − xy = 0 xy = 4
→
4 ( vụ n0)
3 − 4 = 0 xy = 3
xy
2 3
3
vậy→ hệ pt có 1 n0 x = y =
→ Hệ số có 1 điểm tới hạn M (
2 3 2 3
,
)
3
3
4
Xét: r = z ' ' xx = 2 + 2
x
s = z ' ' xy = z ' ' yx = 1
t = z ' ' yy = 2 +
4
y2
⇒tại
2 3 2 3
,
)⇒
3
3
4
r = z ' ' xx( M ) = 1 +
=4
M(
4
s = z ' ' xy ( M ) = 1
t = z ' ' yy ( M ) = 1 +
3
4
4
=4
3
⇒ s 2 − rt = 1 − 4.4 = −15 < 0
và r = 4 > 0 ⇒ h/số cực tiểu tại:
M(
2 3 2 3
,
)
3
3
và Z min = z (
2 3 2 3
4 14 4
4
,
) = 3. − ln = 4 − 7 ln
3
3
3 2 3
3
Câu 5 : (2đ)
z = x3 + y 3 − x − y
MXĐ:∀(x,y)∈R2
Ta có :
z ' x = 3x 2 − 1
z' y = 3 y 2 − 1
Xét hệ PT tọa độ các điểm tới hạn của h/số:
6
x =
x =
2
z' x = 0
3 x − 1 = 0
⇔
⇔
2
z
'
=
0
3
y
−
1
=
0
y
y =
y =
−1
3
1
3
−1
3
1
3
x =
y =
x =
y =
⇔
x =
y =
x =
y =
−1
3
−1
3
−1
3
1
3
1
3
−1
3
1
3
1
3
⇒h/số có 4 điểm tới hạn:
−1 −1
−1
,
), M 2 (
,
3 3
3
1 −1
1
M 3(
,
), M 4 (
,
3 3
3
M1(
Ta lại có:
1
3
1
)
3
)
r = z' ' xx = 6x
s = z ' ' xy = z ' ' yx = ⊗
t = z ' ' yy = 6 y
⇒lần lượt xét các điểm tới hạn ta có : Tại
r = z ' ' xx( M ) = 6.
1
−1
3
M1 (
−1
3
,
1
3
)
= −2 3
s=⊗
−1
t = z ' ' yy( M ) = 6.
= −2 3
1
3
⇒ s 2 − rt = ⊗ − 2 3 .2 3
= − 12 < 0
r = −2 3 < 0
⇒h/số đạt cực đại tại
M1 (
Z max = z (
−1 −1
,
)
3 3
⇒ Z max =
4 3
9
Tại M 2 (
−1
3
,
1
3
−1 −1
,
) và
3 3
)⇒
7
r = z ' ' xx ( M 2 ) = 6.(
−1
) = −2 3
3
s = z ' 'xy = ⊗
t = z ' ' yy ( M 2 ) = 6.
1
=2 3
3
⇒ s 2 − rt = ⊗ + 2 3.2 3 = 12 > 0
⇒h/số ko đạt cực trị tại M2
1
r = z ' ' xx ( M 3 ) = 6. 3 = 2 3
1
1
Tại M 3 ( ,− ) ⇒ s = z ' ' xy = 0
3
3
t = x' ' yy ( M ) = 6.(− 1 ) = − 2 3
3
3
1
⇒h/số dạt cực trị tại : M 3(
3
1
,−
3
⇒ S 2 − rt = ⊗ + 2 3.2 3 = 12 > 0
)
1
r = z ' ' xx( M 4 ) = 6.
=2 3
3
1 1
,
) ⇒ s = z ' ' xy = z ' ' yx = ⊗
Tại M 4 (
3 3
1
t = z ' '
yy ( M 4) = 6. = 2 3
3
⇒ S 2 − rt = ⊗ − 2 3.2 3 = −12〈0
mà
r = 2 3〉0
1
⇒h/số đạt cực tiểu tại M 4 (
1
với Z min = z (
3
,
1
3
3
)=−
,
1
3
)
4 3
9
Như vậy h/số đạt cực đại tại
M 1 (−
1
3
1
,−
3
); Z max = 4 3
9
Đạt cực tiểu tại:
M4(
1
3
,
1
3
); Z min = −
4 3
9
Câu 6 : (2đ)
Tỡm cực trị của hàm số
z = x4+y4 – 2x2 + 4xy -2y2
z’x = 4x3 – 4x + 4y
z’y = 4y3 – 4y + 4x
z’’xy = 4, z’’x2 = 12x2 – 4
z’’y2 = 12y2 – 4
z' x = 0 x 2 − x + y = 0 x 3 + y 3 = 0 ( x + y )( x 2 + y 2 − xy )= 0
↔
↔
z' = 0 ↔ 2
y
x3 − x+ y = 0
y − y + x = 0 x 3 − x + y = 0
8
x + y =0
x + y =0
x 3 − x + y =0 x 3 − 2 x =0
⇔
⇔
xy
=
0
x =0
x 3 − x + y =0 y =0
x =0
y =0
x = 2
⇔
y=− 2
x = − 2
y = 2
+ Xét A(0,0) z’’x2 = - 4 = z’’y2
z’’x2y – z’’x2. z’’y2 = 0
+ Xét (x,y) theo đường (0,y) =>
z(0,y) – z(0,0) = y2(y2-2)<0
Khi y ở lõn cận 0
( y < 2)
+ Xét (x,y) theo đường (x=y)
=> z(y,y) – z(0,0) = 2y4 >0
Khi y lõn cận 0.
Từ 2 trường hợp trên => (0,0) k0 là Cực trị
( 2 ,− 2 )thay vµo = > cùc d ¹i
* Xét B ( − 2 , 2 )thay
vµo = > cùc tiÓu
* Xét A
Câu 7 : (2đ)
Tỡm cực trị của hàm số:
z = xy+
50 + 20
với x>0, y>0
x
y
Giải: Bước 1
z' = y − 50
x
x2
20
z' x − 2
y
y −
x −
Tỡm cỏc điểm dừng
y−
50
20
y2
2
50 = 0
x2
20 = 0 ⇒
y2
y − 50 = 0(1)
x2
20 ( 2) Thay (2) vào (1) ta có
x
=
y2
= 0 ⇒ y − 1 .y 4 = 0
8
=> 8y – y4 = 0 => y(8-y3) = 0
y =0
⇒
3 = ( 2 − y )( 4 + 2 y + y 2 ) = 0
8
−
y
y = 0 lo¹i theo bµi ra
⇒ y = 2 ⇒ x = 5
y2 − 2 y + 4 = ( y +1) 2 + 3 > 0
Vậy có 1 điểm dừng M1(5,2).
Bước 2: Tính ∆ = B 2 − AC
A = z ' ' x 2 = 100 3
x
B = z ' ' xy = 1 ⇒ ∆ = 1 − 4000
x3 y 3
40
C = z' ' y 2 =
y3
Tại điểm dừng M(5,2) ta có
∆( 5 ,2 ) = 1 − 4 = −3 < 0
=> hàm số đạt cực trị ta lại có
9
A( 5 ,2 ) = 100 > 0 ⇒ Tại M hàm số đạt cực tiểu.
125
Câu 8 : (2đ)
Tỡm cực trị cuả hàm số
z= x3 + y3 – x2y
Giải: Bước 1:
z' = 3 x 2 − 2 xy
x
2
2
z' y = 3 y − x
Tỡm cỏc điểm dừng
có hệ
3 x 2 −2 xy =0(1)
2 2
3 y − x =0( 2)
Từ (1) => x(3x-2y) =0
x = 0
⇒ 3 x = 2 y ⇒ x = 2 y
3
thay x=0 vào (2) ta có 3y2=0 =>y=0
thay x=2/3.y vào (2) ta có
3 y 2 4 y 2 = 0 ⇒ 27 y 2 − 4 y 2 = 0
9
23 y2= 0 => y=0
Vậy ta có điểm dừng M(0,0)
Bước 2:
Tớnh ∆ = B 2 − AC
A = z' ' x 2 = 6 x − 2 y
2
B = z ' ' xy = − 2 x ⇒ ∆ = 4 x − (6 x − 2 y ).6 y
C = z' ' y 2 = 6 y
xét tại điểm dừng M(0,0) ta có
∆( 0 ,0 ) = 0
=> chưa có k.luận về cực trị, xét hàm số tại (0,0): z=0; z>0 với x=y
Câu 9 : (2đ)
Tỡm cực trị của hàm số
z=
2 x + 2 y +1
x 2 + y 2 +1
2 x2 + y 2 + 1 −
z' x =
z' y =
x
(2 x+ 2 y + 1)
2
x + y2 +1
x2 + y 2 + 1
=
2 ( x 2 + y 2 +1) − ( 2 x 2 + 2 xy + x )
x 2 + y 2 +1
3
=
2 y 2 − 2 xy − x + 2
x 2 + y 2 +1
3
2 x 2 − 2 xy − y + 2
x 2 + y 2 +1
3
10
x − y = 0
2
z ' x =0
( x − y )(2 x + 2 y + 1) = 0
2 y 2 −2 xy − x + 2=0
2 x − 2 xy − y + 2
↔
↔
⇔
Ta có z ' =0
2
2
2 x + 2 y + 1 = 0
2
x
−
2
xy
−
y
+
2
=
0
y
2 x −2 xy − y + 2=0
2
2 x − 2 xy − y + 2 = 0
x=y=2
Ta có: 2 x + 2 y +1 ≤
( 22 +22 +12 )( x2 + y2 +1) = 3 x 2 + y 2 + 1 ⇒
2 x + 2 y +1
x 2 + y 2 +1
≤3⇒ z ≤3
=> max z=3
y
↔ x = =1↔ x = y = 2
2
2
=> A(2,2) là cực đại Với Zmax=3
Câu 10 : (2đ)
Tỡm giỏ trị nhỏ nhất và lớn nhất của hàm số:
Z= x2+2xy - 4x +8y
0 ≤ x ≤1
trờn miền D: 0 ≤ y ≤ 2
Giải: Ta có:
z' x = 2 x + 2 y − 4
z' = 2 x + 8
y
Tỡm cỏc điểm tới hạn
z' x = 2 x + 2 y − 4 = 0 x = −4
z' = 2 x + 8 = 0 ⇒
y
y =6
Vậy ta thấy hàm số đạt cực trị thỡ điểm cực trị k0 thuộc miền D
XÐt:
z (0,0) = 0
z (0,2) = 16
z (1,0) = −3
z (1,2) = 17
=> Gớa trị Max =17
Giỏ trị Min = -3
Câu 11 : (2đ)
Tỡm giỏ trị nhỏ nhất và lớn nhất của hàm số:
Z= x2+y2 -12x +16y
trờn miền D:
x 2 + y 2 ≤ 25
Giải: Ta có:
z' x = 2 x − 12
z' = 2 y + 16
y
Tỡm cỏc điểm tới hạn
z' x = 2 x −12 =0 x =6
z' = 2 x +16 =0 ⇒
y
y = −8
Vậy ta thấy hàm số đạt cực trị thỡ điểm cực trị k0 thuộc miền D
11
XÐt:
z( −5 ,−5 ) = 30
z( −5 ,5 ) = 190
z( 5 ,−5 ) = −90
z( 5 ,5 ) = 70
=> Gớa trị Max =190
Giỏ trị Min = -90
Câu 12 : (2đ)
y2
2
x=
y
y=1
1
1
2
− 3
1
3
2
Đổi thứ tự lấy t/phân
3− y 2
1
I = ∫ dy
0
∫ f ( x, y)dx
y2
2
0≤ y≤1
2: 2
(
x
,
y
)
∈
R
miền lấy t/phân D =
y
2
≤ x ≤ 3− y
2
→ D được giới hạn bởi các đường
2
y =0 ; y =1 ; x = y ; x =
2
3 − y 2 ⇔ x2 + y 2 = 3
Miền D = D1ề D2 ề D3 với
1
0≤ x≤
2
D1 = ( x, y ) :
2 x ≥ y ≥ 0
1
≤ x ≤ 2
D2= ( x, y ) : 2
0 ≤ y ≤ 1
2 ≤ x ≤ 3
D3 = ( x, y ) :
0 ≤ y ≤ 3 − x 2
1
Vậy→ I = 2 dx
∫
0
2x
∫ f ( x, y ) dy +
0
2
∫ dx
1
2
1
∫ f ( x, y )dy +
0
3
3− x 2
2
0
∫ dx
∫ f ( x, y)dy
Câu 13 : (2đ)
Đổi thứ tự lấy t/phân:
2
2x
0
2x − x 2
I = ∫ dx
y
∫
f ( x, y )dy
x=
y2
2
1
12
1/2
1
2
x
2
Miền lấy t/phân D = ( x, y ) ∈ R :
0≥ x≤ 2
2
2 x − x ≤ y ≤ 2 x
D được g/hạn bởi các đường
x =0 ; x =2
y = 2 x − x 2 ⇔ ( x − 1) 2 + y 2 = 1 ⇔
2
x = 1− 1− y
⇔
x = 1+ 1 − y2
y = 2x ⇔ x =
y2
2
0≤ y≤1
≤ x ≤ 1− 1− y2
2
→ D = D1 D2 D3 với D1 = ( x, y) : y 2
1≤ y ≤ 2
D2 = ( x, y ) : y 2
≤ x ≤ 2
2
2
0≤ y≤1
1 1− 1− y
I = ∫ dy ∫
D3 = ( x, y ) :
f ( x, y )dx +
V
ậ
y
→
0
y2
1 + 1 − y 2 ≤ x ≤ 2
2
1
2
0
1+ 1− y 2
+ ∫ dy
2
2
1
y2
2
f ( x, y )dx +
∫
∫ dy ∫ f ( x, y )dx
Câu 14 : (2đ)
1− y
1
∫ dy
∫ f ( x, y )dx
0
− 1− y 2
y
1
y=1
1
-1
x
x=1-y
→miền lấy tích phân
D = { ( x, y )
0 ≤ y ≤1
− 1− y2 ≤ x ≤ 1 − y
→Miền D được giới hạn bởi các đường: y=0 ,y =1 ,x=1-y và
2
2
x = − 1− y2 ⇔ x + y = 1
(lấyphần x ≤ 0) ⇒ D = D1 ∪ D2
Với: D1 = { ( x, y ) :
−1≤ x ≤ 0
2
1 − x ≥ y ≥ 0
D2 = { ( x, y ) :0 ≤ x ≤ 1
0 ≤ y ≤ 1 − x
13
0
1− x 2
⇒ I = ∫ dx ∫ f ( x. y )dy +
−1
0
0 1− x
∫ dx ∫ f ( x, y )dy
−1 0
Câu 1 : (3đ)
I= ∫ (xy + x + y)dx
L
+(xy + x − y)dy
Theo công thức Green:
I= ∫ ∫(y − x)dxdy
D
π
π
− ≤ϕ ≤
D : 2
2
0 ≤ r≤ acosπ
I= ∫ ∫(y + 1− x − 1)dxdy
D
= ∫ ∫(y − x)dxdy
D
2
Trong đó D là hình tròn : (x − a)2 + y2 ≤ a
2
4
đổi toạ độ cực thì:
π
π
− ≤ 4≤
2
2
0 ≤ r≤ acosϕ
D
Câu 2 : (3đ)
I = ∫ xdy + ydx
L
y
a
L
-a
0
a
x
*Tính trực tiếp : Ta có PT đường cong là nửa trên của đường tròn : x 2 + y 2 = a 2 , (a > 0) là
y = a2 − x2
− a ≤ x ≤ a
−2 x
⇒ dy =
dx =
2 a2 − x2
−x
dx
a2 − x2
vậy⇒
I = ∫ xdy + ydx
L
a
x2
= ∫ a2 − x2 −
dx
− a
a 2 − x 2
a
a2
2 2
dx
= ∫ 2 a − x −
−x
a 2 − x 2
a 2 − x 2 + x.
dx − a
a 2 − x 2
a
= 2 ∫ a 2 − x 2 dx −
−a
a
dx
a2 ∫
− a a2 − x2
a
∫
− a
a
⇒ I = 2 ∫ a 2 − x 2 dx −
a
2
a
∫
−a
−a
dx
a2 − x2
14
a
I1 = ∫ a 2 − x 2 dx ,đặt x=asint
−a
−π
π
⇒
≤t ≤
⇒
2
2
π
I1 =
2 2
2 2
∫ a − a sin t
−π
2
.d(asint)
π
2
∫ a cos t.a cos t.dt
−π
2
π
2
= a 2 ∫ cos 2 tdt =
−π
2
π
2 2 1 + cos 2t dt
=a ∫
2
−π
2
=
a 2 sin 2t π 2
t+
−π
2
2 2
a 2 π
−π
−(
)
2 2
2
2
sin π − sin( −π )
+
] = πa
2
2
=
a
d( x )
a
dx
I2 = ∫
a
∫
−a a 2 − x 2 − a 1− ( x ) 2
a
x a
a
= arcsin −
a
a
−a
−a
arcsin
=π
a
⇒ I = 2 I1 − a 2 I 2 =
πa 2
2.
− a 2π = 0
2
= arcsin
b.Dùng công thức Green:
y
a B
L
D
A
-a
C
0
a
x
Xét miền kín được tạo bởi đường cong L và đ/thẳng y=o ⇒
I = ∫ xdy + ydx = ∫ xdy + ydx
L
=
∩
ABC
∫ xdy + ydx − ∫ xxdy + ydx
ABC
CA
I = ∫ xdy + ydxx
-Ta có: 1
ABC
⇒Theo đ/lý Green với:
∂p
p = y → ∂y = 1
⇒
Q = x → ∂Q = 1
∂x
∂Q ∂p
I1 = ∫ ∫(
− )dxdy
D ∂x ∂y
= ∫ ∫(1 − 1)dxdy = 0
D
I = xdy + ydx
-Mặt khác: 2 ∫I
CA
− a ≤ x ≤ a
⇒
Với: C A :
y = 0 → dy = 0
15
a
I 2 = ∫ x.0 + 0.dx = 0
−a
Vậy ⇒ I = I1 − I 2 = 0 − 0 = 0
Câu 3(3đ)
∫ ( x + y )dx + xydy
L
x=y2
1
m
A
O
B
L
n
1
x
y=x
a.Tính trực tiếp
L L L L
tacó: L = Am B + Bm A
A A
Trong đó Am B có PT:
x = y 2
⇒ dx = xydy
0 ≤ y ≤ 1
n n
Bn A có PT:
x = y
1 ≥ y ≥ 0 ⇒ dx = dy ⇒
I = ∫ ( x + y ) dx + xydy
L
= m∫ (mx + y ) dx + xydy
Am B
+ m∫ (mx + y ) dx + xydy
Bn A
0
[
]
= ∫ ( y 2 + y )2 y + y 3 dy
1
1
+ ∫ ( y + y + y 2 ) dy
0
1
= −∫ (3 y 2 − 2 y 2 )dy
1
0
+ ∫ ( y 2 + 2 y ) dy
0
1
= ∫ (−3 y 3 − y 2 + 2 y ) dy
0
1
y 4 y3
= − 3
−
+ y2
4
3
0
3 1
−1
= (− − + 1) − 0 =
4 3
12
b.Sử dụng công thức Green I = ∫ p( x, y ) dx + Q( x, y ) dy Với:
L
∂p
∂y = 1
p( x, y ) = x + y
⇒
Q( x, y ) = xy
∂Q = y
∂x
∂Q
∂p
⇒Theo công thức Green ta có: I = ∫ ∫( ∂x − ∂y )dxdy
D
Với D là miền kín biểu diễn trên h/vẽ ⇒
1
y
0
y2
I = ∫ ∫( y − 1)dxdy
D
= ∫ dy ∫ ( y − 1)dx
16
1
= ∫ ( y − 1)( y − y 2 )dy
0
1
= ∫ ( − y 3 + 2 y 2 − y )dy
0
− y4
y3 y2 1
+2
−
)
4
3
2 0
−1 2 1
=(
+ − ) −0
4
3 2
− 3 + 8 − 6 −1
=
=
12
12
=(
Câu4(3đ)
I= ∫ y2dx − x2dy
c
Y
CR
-R
R
X
Cách1:Đường tròn có Pt tham số:
x = R cost
,0 ≤ t≤ π
y = R sint
π
I= ∫ − R 2 sin2 t(−R sint)
o
− R 2 cos2 t(R cost)]dt
R
+ ∫ odx− x2.o
−R
π
= − R 3 ∫ (sin 3 t + cos 3 t )dt
o
3sint− sin3t
3
sin t=
4
3cost+ cos3t
3
cos t=
4
3
π
−R
⇒ I=
∫ (3sint− sin3t
4 o
+ 3cost+ cos3t)dt
=
− R3
cos3t
− 3cost+
+ 3sint
4
3
+
sin3t π
3 o
− R3
1 1
=
3+ 3− −
4
3 3
3
− R 16 − 4R 3
=
. =
4 3
3
Cách2:
π
r3 R
I= − 2 ∫ (cosϕ + sinϕ ).(
)dϕ
3 o
o
I= − 2
∫ ∫(x + y)dxdy
x2 + y2≤ R 2
− 2R 3 π
=
∫ (cosϕ + sinϕ )dϕ
3 o
y≥ o
π R
π
− 2R 3
(sinϕ − cosϕ )
= − 2 ∫ dϕ ∫ (rcosϕ + rsinϕ )rdr =
o
3
o o
− 4R 3
=
3
Câu5(3đ):
∫ x − y dy
AB
Y
B
a
17
t
A
a
X
π x = acost
π
A B :
,o ≤ t≤
2
y = asint
Nhận xét : x ≥ y khi o ≤ t≤
x ≤ y khi
π
4
π
π
≤ t≤
4
2
π
4
2
I= a ∫ (cost− sint)costdt
o
π
2
− a2 ∫ (cost− sint)costdt= o
π
4
π
4
I= a2 ∫ (cos2 t− sintcost)dt
o
π
2
− a2 ∫ (cos2 t− sintcost)dt
π
4
π
4 1+ cos2t sin2t
= a2 ∫ (
−
)dt
2
2
π
2
π
2 1+ cos2t sin2t
= a2 ∫ (
−
)dt
2
2
π
4
1 sin2t cos2t π
2
4
= a t+
+
4
4 o
2
1 sin2t cos2t π 2
= a2 t+
+
4
4 π
2
4
=0
Câu6(3đ)
x2
2
∫ 2x ln ydx + ( + 1+ y )dy
y
AB
Y
B
C
1
A
1
Đặt :p = 2xlny Q =
Nhận xét:
X
x2
+ 1+ y2
y
∂p ∂Q 2x
=
=
∂y ∂x
y
Vậy tích phân ko phụ thuộc dạng đường cong .Bằng cách lấy tích phân dọc theo biên của tam giác ACB ,với C(o,1)
18
2
1
I= ∫ 1+ y2 dy = (2 5 − 3
2
1
+ ln
2+ 5
)
1− 3
I= ∫ pdx+ Q dy+ ∫ pdx+ Q dy
AC
CB
o
= ∫ (2x.ln 1)dx + o
1
2
+ ∫ (o + 1+ y2 )dy
1
2
⇒ I= ∫ 1+ y2 dy
1
2
U = 1+ y
dV = dy
y
dU =
⇒
1+ y2 dy
V =y
2 2
I= y 1+ y2 − ∫
1 1
y2
1+ y2
dy
2
⇒ I= y 1+ y2
1
2 y2 + 1− 1
−∫
dy = y 1+ y2
2
1 1+ y
2
2 dy
− ∫ 1+ y2 dy + ∫
1
1 1+ y2
= y 1+ y2
2
1
2
− I+ ln(y + 1+ y2 )
1
⇒ I= (2 5 − 2 )
+ ln(2 + 5)− ln(1+ 2 )
⇒ I= 5 −
2 1 2+ 5
+ ln(
)
2 2 1+ 2
Câu7(3đ)
∫
c
(x + y)dx + (y − x)dy
x2 + y2
Biểu diễn Pt đường tròn trong dạng tham số:
x = acost
,o < t< 2π
y = asint
2π [ (acost+ asint)(− asint)
I= ∫
a2
o
+ (asint− acost)(acost)] dt
2π
= ∫ − (sin2 t+ cos2 t)dt
o
2π
= − ∫ dt= −2π
o
t
a
x
Câu8(3đ)
19
−ydx + xdy
I= ∫
2 2
c x +y
y
t
1
x
x = cost
,o < t< 2π
y = sint
Pt tham số:
I=
2π [ (− sint)(− sint)+ cost.cost] dt
∫
cos2 t+ sin2 t
o
2π
= ∫ dt= 2π
o
Câu9(3đ)
Cho các hàm số
p(x,y)= ex siny + 2m 2x cosy
Q (x,y)= ex cosy − m x2 siny
a.
∂p
= e x cos y − 2m 2 sin y
∂y
∂Q
= e x cos y − 2mx 2 sin y
∂x
pdx + Qdy
là vi phân toàn phần khi :
∂p ∂Q
=
⇔ m2−m =o
∂y ∂x
nhận được m = o,m = 1
b.theo công thức ta có :
y
x
U (x,y)= ∫ exdx + ∫ (ex cosy
− x2 siny)dy + 2
π
o
2
= ex siny + x2 cosy + 1
Câu10(3đ)
∫ h(x)[(x cosy − ysiny)dy
AB
+ xsiny + y cosy)dx]
a.Đặt
p = h(x)(xsiny + y cosy)
Q = h(x)(x cosy − ysiny)
Điều kiện để tích phân ko phụ thuộc đường đi là :
∂p ∂Q
=
∂y ∂x
∂p
= h( x ) ( x cos y + x cos y − y sin y)
∂y
∂Q
= h'( x) ( x cos y − y sin y)
∂x
+ h( x) cos y
∂p ∂Q
=
⇔ h'( x) ( x cos y − y sin y)
∂y ∂x
= h( x) ( x cos y − y sin y)
h'( x)
⇔ h'( x) = h( x) ⇔
=1
h( x)
⇒ h( x) = e x
b.
y
A(o,π)
20
0
B(π,o)
x
I = ∫ Pdx + Qdy + ∫ Pdx + Qdy
0
Ao
π
oB
= ∫ (− y sin y)dy + ∫ o.dx
π
π
o
= ∫ y sin ydy
o
Sử dụng công thức tích phân từng phần :
u=y
du = dy
⇒
dv = sin ydy v = − cos y
π
⇒ I = − y cos y π + ∫ cos ydy =
o
o
− y cos y π + sin y π = π + o = π
o
o
Câu11(3đ)
∫
AB
(m x − y)dx + (nx + y)dy
x2 + y2
a.Ta có :
∂p y2 − x2 − 2m xy
=
∂y
(x2 + y2)2
∂p ny2 + nx2 − 2xy
=
∂y
(x2 + y2)
Điều kiện để biểu thức dưới dấu tích phân là vi phân toàn phần của hàm số U(x,y) nào đó là với m = n =1
y 2 − x 2 − 2mxy
= ny 2 − nx 2 − 2 xy ⇔
( x 2 − y 2 )(n − 1) + 2 xy (1 − m) b/
= 0, ∀x, y
⇔ n − 1 = 0 ⇔ n = m = 1
1 − m = 0
B(a,o)
A(a,o)
C(a,a)
x
a a+ y
a a− x
=∫
dy + ∫
dx
2
2
2 2
a +y
oa + x
I = ∫ pdx + Qdy + ∫ pdx + Qdy o
a a+ x
a a− x
CB
AC
x− y
x+ y
=∫
dx + ∫
dx
p=
,Q =
a2 + x2
a2 + x2
2
2
2
2
o
o
x +y
x +y
a 2a
a a+ y
0 x− a
1
xa
⇒ I= ∫
dy + ∫
dx = ∫
dx = 2a. arctg
2
2
2
2
2
2
a
ao
a
+
y
x
+
a
o
a
oa + x
π π
= 2(arctg1− arctgo)= 2( )=
4 2
Câu12(3đ)
Tính tích phân mặt loại 2 sau đây:
2
2
2
∫ ∫x dydz+ y dzdx+ z dxdy
s
z
a
a
y
a
x
21
I = 2∫ ∫ (∫x + y + z ) dxdydz =
v
2∫ ∫ xdxdydz
+ 2 ∫ ∫ ydxdydz
+2
∫
∫
v
a
v
a
a
= 2 ∫ xdx ∫ dy ∫ dz + 2
∫ ∫ zdxdydz
∫
v
a
a
a
o
o
o
0
o
a
o
a a
∫ dx ∫ ydy ∫ dz + 2 ∫ dx + ∫ dy ∫ zdz
o
o
o
= ( x 2 a )( y a)( z a) + ( x a)( y 2 a) ( z a) + ( x a)( y a )( z 2 a)
o o o
o
o
o
o
o
o
= a4 + a4 + a4 = 3a4
Câu13(3đ)
Cho trường vectơ
F = (xy2,yz2.zx2)
Φ = ∫ ∫xy2dydz+ yz2dzdx
s
2
+ zx dxdy
áp dụng công thức :Ostrogratski
Φ = ∫ ∫ (∫y 2 + z 2 + x 2 )dxdydz
v
V : x2 + y2 + z2 ≤ 1
0 ≤ θ ≤ π
Đổi qua toạ độ cầu : V o ≤ ϕ ≤ 2π
0 ≤ r ≤ 1
2π π
1
⇒ Φ = ∫ dϕ ∫ dθdθ ∫ r4dr
o
o
o
1 4π
= 2π .2. =
5 5
Câu14(3đ)
0 ≤ ϕ ≤ 2π
r2
Đổi qua toạ độ trục ≤ z ≤ 2
2
0≤r ≤2
2
2
2
0
0
r2
2
I = ∫ dr ∫ dϕ ∫ r 3 .dz
2
= 2π . ∫ r 3 (2 −
0
r2 2
) dr
2
r4 r6 2
2π (
−
) =
2 12 0
1 1
16π
2π .2 4 ( − ) =
2 3
3
Câu 15 (3đ)
U = x2 + y2 + z2
⇒ U 2 = x2 + y2 + z2
⇒ 2u.ux = 2x ⇒ ux =
y
u
x
u
tương tự uy = ; uz =
z
u
22
x
y
z
x y z
⇒ gradu= ( , , )⇒Thông lượng của trường vectơ gradu qua mặt cầu S :x2 + y2 + z = 1 là Φ = ∫ ∫ dydz+ dzdx+ dxdy
u
u
u
u u u
s
= ∫ ∫xdydz+ ydzdx+ zdxdy
s
vì
U =1
S
áp dụng c/thức ostrogradsky ta có
Φ = 3∫ ∫ dxdyz
∫
trong đó V là h/cầu x2 + y2 + z2 ≤ 1
v
4
⇒ Φ = 3.(thể tích V) = 3. π = 4π
3
Câu1(4đ)
y
y'
⇔ ln y cos x = 1
ln y
y
y'
1
⇔ ln y =
y
cos x
y ' cos x =
Đặt z = ln y ⇒ z ' =
y'
y
thay vào ,ta được : z '.z =
⇒ ∫ z '.zdx = ∫
=∫
cos x
1
cos x
1
z2
dx ⇔
cos x
2
dx
1 − sin 2 x
d (sin x )
=∫
(1 − sin x)(1 + sin x )
1 d (sin x ) 1 d (sin x )
+ ∫
∫
2 1 + sin x 2 1 − sin x
1 1 + sin x
= ln
+ ln C
2 1 − sin x
z2
x π
⇔
= ln C tg ( + )
2
2 4
=
x
2
2
Thay lại ,ta có nghiện tổng quát của PT: ln y = 2 ln C tg ( +
π
)
4
b/ y ' '−y = x sin 2 x
+Đây là PT vi phân tuyến tính cấp 2 ko thuần nhất
+Xét PT thuần nhất tương ứng
y ' '− y = 0 ⇒ PT đặc trưng :
k
k 2 − 1 = 0 ⇔ 1=1
k 2 = −1
⇒ PT đặc trưng có 2 nghiệm thực phân biệt do đó nghiệm tổng quát của PT đặc trưng :
y = C1.e x + C2 .e −x
+Ta tìm 1 No riêng của Pt vi phân tuyến tính cấp 2 ko thuần nhất đã cho:
y ' '− y = x sin 2 x = x (
1 − cos 2 x
)
2
x x
− cos 2 x = f1( x) + f 2 ( x)
2 2
x
với f1 ( x ) = = e ox .P1 ( x) ⇒
2
α = 0, n = 0 nên no riêng có dạng
=
yR1= Ax +B → y’R1 = A→ y’’R1= 0
thay vào pt : y’’- y = f1(x) =
x
2
1
x
A = −
⇔
2→
→ 0 (Ax+B)=
2
B = 0
x
No riêng : yR1 = −
2
x
Với f2(x) = − cos 2 x =
2
eox [ P1( x) cos 2 x + Q0 ( x). sin 2 x ]
x
→pt : y’’-y= f 2 ( x) = − cos 2 x
2
23
có N0 riêng dạng
yR2= (Ax+B)cos2x + Csin2x → y’R2 =Acos2x –2(Ax + B)sin2x +2Ccos2x
= (A+2C)cos2x – 2(Ax +B)sin2x
→ y’’R2 = - 2(A +2C)sin2x – 2Asin2x – 4(Ax+B) cos2x =
-4(A+C)sin2x –4(Ax+B)cos2x
Thay vào pt ta được :
(-4A –5C)sin2x – 5(Ax+B)cos2x
x
2
= − cos 2 x
−(4 A + 5C ) = 0
1
⇔ 5 A =
2
5B = 0
1
A = 10
⇔ B = 0
−4 1 −2
C =
. =
5 10 25
No riêng: y ' R2 =
1
2
x cos 2 x − sin 2 x
10
25
Như vậy, No riêng của pt vi phân khg thuần nhất đã cho là :
yR = yR1 +yR2 =
−x 1
2
+ x cos 2 x − sin 2 x
2 10
25
Vậy No tổng quát của pt đã cho
ytq = y + y R = C1.e x + C2 .e − x
x 1
2
− + x cos 2 x − sin 2 x
2 10
25
Câu2(4đ)
a. Tìm No riêng của PT:
y ln 3 y + y ' x + 1 = 0
y'
1
⇔
=−
3
x +1
y ln y
đặt z = ln y ⇒ z ' =
y'
y
Thay vào ta được:
z'
1
=−
Tích phân 2 vế :
x +1
z3
z ' dx
dx
⇔
∫ 3 = −∫
x
+1
z
1 1
− .
= −2 x + 1 − C ⇔
2 z2
z 2 (2 x + 1 + C ) =
1
2
Thay z = ln y → ta có:
ln 2 y (2 x + 1 + C ) =
do y (
1
2
−15
) = e 2 → thay vào:
16
− 15
1
+ 1 + C) =
16
2
1
1
⇔ 4.(2. + C ) =
4
2
1 1 −3
⇔C= − =
8 2 8
ln 2 (e 2 ).(2
Vậy,No riêng của Pt đã cho là :
3
1
ln 2 y (2 x + 1 − ) =
8
2
b.Tìm No tổng quát :
y ' '−3 y ' = x 2 = eox p2( x )
-Đây là PT tuyến tính cấp 2 ko thuần nhất
- PT đặc trưng tương ứng của PT tuyến tính cấp 2 thuần nhất
y ' '−3 y ' = 0 là:
k 2 − 3k = 0 ⇔ k (k − 3) = 0
k = 0
⇔ 1
k 2 = 3
24
→no t/quát của PT thuần nhất là:
y = C1.e ox + C2 .e3x
= C1 + C2 .e3 x
ta tìm 1 No riêng của PT vi phân cấp 2 Ko thuần nhất đã cho có dạng : YR = x(ax 2 + bx + C )
(Vì k1 = 0 = α )
⇒ ax 3 + bx 2 + C
⇒ y ' R = 3ax 2 + 2bx + C
y ' ' R = 6ax + 2b
⇒ y ' ' R −3 y ' R = 6ax + 2b −
9ax 2 − 6bx − 3C = x 2
⇔ −9ax 2 + 6(a − b) x +
2b − 3C = x 2
− 9a = 1
⇔ 6(a − b) = 0
2b − 3c = 0
1
a = b = − 9
⇔
C = 2 b = 2 . − 1 = − 2
3
3 9
27
Vậy →một no riêng của PT là :
1
1
2
y R = − x( x 2 + x + )
9
9
27
−x 2
2
=
(x + x + )
9
5
→ No t/quát của Pt đã cho là :
Ytq = y + y R
= C1 + C2e3x −
x 2
2
(x + x + )
9
5
Câu3(4đ)
a. y '− y sin x = sin x cos x
⇔ y ' = sin x( y + cos x) (*)
Đặt z = y + cos x
⇒ z ' = y '− sin x ⇔ y ' = z '+ sin x
Thay vào (*) ta được:
z '+ sin x = sin x.z
⇔ z ' = sin x ( z − 1)
z'
⇔
= sin x
z −1
Tích phân 2 vế :
z ' dx
= ∫ sin xdx
z −1
dz
⇔∫
= ∫ sin xdx
z −1
⇔ ln z − 1 = − cos+ C
⇔∫
(C là hằng số )
ln y + cos x − 1 = − cos x + C
+Thay z = y + cos x ta được No t/quát của Pt là : ⇔ y + cos x − 1 = e −cos x + C
⇔ y = 1 − cos x + e −cos x + C
b. y ' '− y = x cos 2 x =
x x
+ cos 2 x
2 2
- Đây là PT vi phân tuyến tính cấp 2 Ko thuần nhất
- Xét PT vi phân thuần nhất tương ứng : y ' '− y = 0 →PT đặc trưng : k 2 − 1 = 0 ⇔ k1,2= ±1
vậy →PT thuần nhất có No t/quát
y = C1.e x + C2e − x
- Xét Pt Ko thuần nhất đã cho :
x x
+ cos 2 x
2 2
= f1( x ) + f 2( x)
y ' '− y =
→Ta sẽ lần lượt tìm No riêng ứng với Pt : y’’- y = f1(x) (1) là yR1
và
y’’ – y = f2(x) (2) là yR2
25