Задать свой вопрос   *более 50 000 пользователей получили ответ на «Решим всё»

Задача 62132 Найти угол между градиентами функций u...

Условие

Найти угол между градиентами функций u (x, y, z) и v (x, y, z) в точке М

математика ВУЗ 2605

Решение

[m]\vec{grad u}=\frac{ ∂u }{ ∂x }\vec{i}+\frac{ ∂u }{ ∂y }\vec{j}+\frac{ ∂u }{ ∂z }\vec{k}[/m]

Находим

[m]\frac{ ∂u }{ ∂x }=(\frac{z^3}{xy^2})`_{x}=\frac{z^3}{y^2}\cdot( (x^{-1})`=\frac{z^3}{y^2} (-x^{-2})=-\frac{z^3}{x^2y^2}[/m]
[m]\frac{ ∂u }{ ∂y }=(\frac{z^3}{xy^2})`_{y}=\frac{z^3}{x}\cdot(y^{-2})`=\frac{z^3}{x}\cdot (-2y^{-3})=-\frac{2z^3}{xy^3}[/m]
[m]\frac{ ∂u }{ ∂z }=(\frac{z^3}{xy^2})`_{z}=\frac{1}{xy^2}\cdot (z^3)`=\frac{1}{xy^2}\cdot 3z^2=\frac{3z^2}{xy^2}[/m]

[m]\vec{grad u}|_{M}=\frac{ ∂u }{ ∂x }|_{M}\vec{i}+\frac{ ∂u }{ ∂y }|_{M}\vec{j}+\frac{ ∂u }{ ∂z }|_{M}\vec{k}[/m]


[m]\frac{ ∂u }{ ∂x }|_{M}=-\frac{(\sqrt{\frac{3}{2}})^3}{(\frac{1}{3})^2\cdot 2^2}=-\frac{27\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}[/m]
[m]\frac{ ∂u }{ ∂y }|_{M}=-\frac{2(\sqrt{\frac{3}{2}})^3}{\frac{1}{3}\cdot 2^3}=\frac{9\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}[/m]
[m]\frac{ ∂u }{ ∂z }|_{M}=\frac{3(\sqrt{\frac{3}{2}})^2}{\frac{1}{3}\cdot 2^2}=\frac{27}{8}[/m]


[red][m]\vec{grad u}|_{M}=-\frac{27\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}\vec{i}+\frac{9\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}\vec{j}+\frac{27}{8}\vec{k}[/m][/red]


Аналогично

[m]\vec{grad v}=\frac{ ∂v }{ ∂x }\vec{i}+\frac{ ∂v }{ ∂y }\vec{j}+\frac{ ∂v }{ ∂z }\vec{k}[/m]

Находим

[m]\frac{ ∂v }{ ∂x }=(9\sqrt{2}x^3-\frac{y^3}{2\sqrt{2}}-\frac{4z^3}{\sqrt{3}})`_{x}=9\sqrt{2}\cdot 3x^2=27\sqrt{2}x^2[/m]
[m]\frac{ ∂v }{ ∂y }=(9\sqrt{2}x^3-\frac{y^3}{2\sqrt{2}}-\frac{4z^3}{\sqrt{3}})`_{y}=-\frac{1}{2\sqrt{2}}\cdot 3y^2=-\frac{3y^2}{2\sqrt{2}}[/m]
[m]\frac{ ∂v }{ ∂z }=(9\sqrt{2}x^3-\frac{y^3}{2\sqrt{2}}-\frac{4z^3}{\sqrt{3}})`_{z}=-\frac{4}{\sqrt{3}}\cdot 3z^2=-\frac{12}{\sqrt{3}}z^2[/m]

[m]\vec{grad v}|_{M}=\frac{ ∂v }{ ∂x }|_{M}\vec{i}+\frac{ ∂v }{ ∂y }|_{M}\vec{j}+\frac{ ∂v }{ ∂z }|_{M}\vec{k}[/m]


[m]\frac{ ∂v }{ ∂x }|_{M}=27\sqrt{2}(\frac{1}{3})^2=3\sqrt{2}[/m]
[m]\frac{ ∂v }{ ∂y }|_{M}=-\frac{3}{2\sqrt{2}}\cdot 2^2=-3\sqrt{2}[/m]
[m]\frac{ ∂v }{ ∂z }|_{M}=-\frac{12}{\sqrt{3}}\cdot (\sqrt{\frac{3}{2}})^2=-6\sqrt{3}[/m]


[red][m]\vec{grad v}|_{M}=3\sqrt{2}\vec{i}-3\sqrt{2}\vec{j}-6\sqrt{3}\vec{k}[/m][/red]



Находим угол между векторами
[red][m]\vec{grad u}|_{M}=-\frac{27\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}\vec{i}+\frac{9\sqrt{3}}{8\sqrt{2}}\vec{j}+\frac{27}{8}\vec{k}[/m][/red]

[red][m]\vec{grad v}|_{M}=3\sqrt{2}\vec{i}-3\sqrt{2}\vec{j}-6\sqrt{3}\vec{k}[/m][/red]

по формуле:

Написать комментарий

Меню

Присоединяйся в ВК