Метод подстановки. если есть система, например, х + y = 10 xy = 1. то можно выразить х или у. из первого уравнения x = 10 - y, выразили х, при этом у перенесли с обратным знаком направо. теперь вместо х во втором уравнении подставляем его выражение: xy = 1 => (10 - y)y = 1, -1 + 10y + y^2 = 0. не удачное, но квадратное уравнение. принцип: выразить одно через другое, и это одно везде заменить его выражением. сложение. например, дана система, ax + by = a cx - dy = b. здесь буквы, кроме х и у, это просто некоторые числа, абстрактно. и если вот таким образом: ax+cx + by - dy = a + b (к первому уравнению прибавили второе) cx - dy = b, (второе остаётся без изменения) из первого уравнения сразу выражается какая-нибудь переменная как число, то потом во второе подставляется вместо этой переменной число. возможно, таких сложений надо будет сделать несколько. возможно, будет лучше ко второму прибавлять первое, тогда без изменений останется первое.
Чтобы найти экстремумы функции y=(2-x^2)x^2+5x^2 на отрезке [-100,100] с использованием методов деления отрезка пополам и золотого сечения, нужно выполнить следующие шаги:
Шаг 1: Найдите первую производную функции y по переменной x, чтобы найти точки, в которых производная равна нулю. Эти точки являются кандидатами на экстремумы функции.
y = (2-x^2)x^2 + 5x^2
Давайте найдем первую производную функции y по переменной x:
Для удобства, давайте разобьем эту производную на несколько частей и вычислим ее:
Часть 1: [d/dx(2-x^2)]x^2
Первая производная 2-x^2 равна -2x.
Подставляем это значение обратно в часть 1: -2x * x^2 = -2x^3.
Часть 2: (2-x^2)[d/dx(x^2)]
Для этой части, сначала найдем первую производную x^2 по переменной x, которая равна 2x.
Теперь подставим это значение: (2-x^2) * 2x = 4x - 2x^3.
Часть 3: [d/dx(5x^2)]
Производная 5x^2 равна 10x.
Теперь суммируем все три части: -2x^3 + 4x - 2x^3 + 10x = 12x - 4x^3.
Шаг 2: Решите уравнение 12x - 4x^3 = 0, чтобы найти точки, в которых производная функции равна нулю.
12x - 4x^3 = 0
Вынесем общий множитель: 4x(3 - x^2) = 0.
Это уравнение будет равно 0, если либо 4x = 0, либо (3 - x^2) = 0.
4x = 0
Отсюда следует, что x = 0.
3 - x^2 = 0
Решим это уравнение:
x^2 = 3
x = +/- sqrt(3), что примерно равно +/- 1.732.
Таким образом, у нас есть три кандидата на экстремумы функции: x = 0, x = -1.732 и x = 1.732.
Шаг 3: Определите значение функции y в найденных точках.
Давайте подставим эти значения x обратно в исходную функцию y=(2-x^2)x^2+5x^2:
При x = 0:
y = (2-0^2) * 0^2 + 5 * 0^2 = 0.
При x = -1.732:
y = (2 - (-1.732)^2) * (-1.732)^2 + 5 * (-1.732)^2 = 32.633.
При x = 1.732:
y = (2 - (1.732)^2) * (1.732)^2 + 5 * (1.732)^2 = 32.633.
Таким образом, мы получили три точки, в которых функция может достигать экстремальных значений: (0, 0), (-1.732, 32.633) и (1.732, 32.633).
Шаг 4: Определите, какая из этих точек представляет максимум, а какая - минимум, с помощью методов деления отрезка пополам и золотого сечения.
Метод деления отрезка пополам:
При таком методе наш отрезок [-100,100] будет разделен на две равные части: [-100,0] и [0,100]. Затем мы проверяем значение функции y в середине каждого из этих отрезков и выбираем отрезок, в котором значение функции уменьшается (для нахождения максимума) или увеличивается (для нахождения минимума). Мы выполняем этот процесс до тех пор, пока не достигнем достаточно малой ширины отрезка или количества итераций.
Метод золотого сечения:
При этом методе мы выбираем две точки внутри отрезка [-100,100] (обычно в соответствии с золотым сечением) и вычисляем значение функции y в этих точках. После этого мы определяем отрезок, в котором значение функции уменьшается или увеличивается, и продолжаем процесс до достижения требуемой точности.
Окончательно, чтобы определить, какой из найденных кандидатов является максимумом, а какой - минимумом, необходимо применить один из этих методов в соответствии с шагом 4.
Надеюсь, это объяснение поможет вам понять, как найти экстремумы функции y=(2-x^2)x^2+5x^2 на отрезке [-100,100] с использованием методов деления отрезка пополам и золотого сечения. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их.
