Слайд 1Функция нескольких переменных
Слайд 3 Пусть имеется n+1 переменная
x1, x2, ...,
xn, y, которые связаны
между собой так, что каждому
набору
числовых значений
переменных x1, x2, ..., xn
соответствует единственное
значение переменной y.
Слайд 4Тогда говорят, что задана функция f от n переменных. Число
y, поставленное в соответствие набору x1, x2, ..., xn называется
значением функции f в точке (x1, x2, ..., xn), что записывается в виде формулы
y=f(x1,x2,..., xn) или
y =y(x1,x2,..., xn).
Слайд 5Будем говорить, что задана функция двух переменных, если любой паре
чисел (x;y) из некоторого множества D поставлено в соответствие единственное
число, которое обозначается f(x;y) и называется значением функции f в точке (x;y).
Множество D называется областью определения функции.
Слайд 6
График функции двух переменных есть
множество точек (x;y;f(x;y)),
где (x;y)D.
График представляет собой некоторую
поверхность. Пример
такой поверхности
приводится на рисунке 1.
Слайд 8 Пусть ‑ некоторое положительное число.
-окрестностью V
точки M0(x0;y0)
называется множество всех точек,
координаты (x ; y)
которых удовлетворяют
Неравенствам:
Слайд 9
Точка M0(x0;y0) называется точкой
минимума функции z = f(x;y), если
существует такое
положительное число ,
что из условия M(x;y) V (x0;y0)
следует
f(x;y) > f(x0;y0).
Слайд 10Точка M0(x0;y0) называется точкой
максимума функции z = f(x;y), если
существует такое
положительное число ,
что из условия M(x;y) V (x0;y0)
следует: f(x;y) < f(x0;y0).
Точки минимума и максимума
называются точками экстремума.
Слайд 11Число A называется пределом функции z = f(x;y) в точке M0(x0;y0):
если
для произвольного числа > 0 найдется такое число > 0, что для
всех точек M(x;y) из -окрестности точки M0(x0;y0) выполняется неравенство
|f(x;y) - A|< .
Слайд 12Функция z = f(x;y) называется
непрерывной в точке M0(x0;y0), если
Слайд 14 Частной производной по x
функции z = f(x;y) в точке
M0(x0;y0)
называется предел
если этот предел существует.
Слайд 15 Совершенно аналогично можно
определить частную
производную по y
функции
z = f(x;y) в точке M0(x0;y0):
Слайд 16 Сами частные производные могут являться
функциями от нескольких
переменных на
некотором множестве. У этих функций тоже
могут существовать
частные производные по
x и по y. Они называются вторыми
частными производными или частными
производными второго порядка и
обозначаются zxx, zyy, zxy
или
Слайд 17Если смешанные частные производные второго порядка непрерывны, то они не
зависят от того, в какой последовательности вычислялись частные производные по
x и по y.
Слайд 18Дифференциал функции двух переменных
Слайд 19
Дифференциал представляет
собой главную часть
приращения функции,
линейную относительно
приращений
её аргументов.
Слайд 20Дифференцируемая в точке функция обязательно непрерывна в этой точке.
Функция
дифференцируема в точке, если обе частные производные этой функции непрерывны
в этой точке.
Слайд 21
На рисунке 1 график функции z = f(x;y) представляет собой поверхность
F. Длина отрезка Р0Р равна значению функции z в точке
P0, то есть Р0Р = f(x0;y0).
Дифференциал функции в точке Р0 равен R2R1.
Слайд 23
Так как df(x0;y0) f(x0;y0), дифференциал df даёт приближенное значение приращения
функции при малых значениях приращений аргументов.
Слайд 25
Производной функции z = f(x;y)
в точке M0(x0;y0)
по направлению
называется
число
Слайд 26
Градиентом или
вектором-градиентом функции
f(x;y) в точке (x;y) G называется
вектор, который задается формулой
Слайд 27
Производная по направлению от
функции z = f(x;y) в
точке M0(x0;y0)
достигает наибольшего значения,
если это направление совпадает с
направлением вектора-градиента
функции в рассматриваемой точке,
так как cos 1, и равенство
достигается только если = 0.
Слайд 28
Вектор-градиент функции в точке
направлен в сторону
наискорейшего
возрастания функции в этой точке.
Слайд 29Экстремум функции двух переменных
Слайд 30
Точка M0(x0;y0) является точкой максимума (минимума) функции z = f(x;y), если
найдется такая окрестность точки M0, что для всех точек M(x;y)
из этой окрестности выполняется неравенство
f(x;y)< f(x0;y0) ( f(x;y)> f(x0;y0)).
Точки максимума и минимума
называются точками экстремума.
Слайд 32
Пусть zx(x0,y0)=0 и zy(x0,y0) = 0,
а вторые частные
производные функции
z
непрерывны в некоторой
окрестности точки (x0;y0).
Слайд 33
Введем обозначения:
A = zxx(x0;y0);
B = zxy(x0;y0);
C = zyy(x0;y0);
D = AC - B2.
D > 0, причем если A > 0,
то в точке (x0;y0) функции z
имеет минимум, а если A < 0, то
максимум.
Если D = 0, то экстремум может
быть, а может и не быть.
Слайд 36
Пусть проводится n однородных
испытаний или экспериментов, и
результатом
каждого испытания
является пара чисел – значений
некоторых переменных x
и y.
Испытание с номером i приводит к
числам xi, yi.
Слайд 37 Итогом этих испытаний является
таблица:
Слайд 38
где каждому числу xi (величину x
рассматриваем как независимый показатель или фактор) поставлено в соответствие число
yi (величину y рассматриваем как зависимый показатель – результат).
Слайд 39
В качестве значений xi часто рассматриваются моменты времени: t1, t2, ..., tn,
взятые через равные промежутки. Тогда таблица
называется временным рядом.
Слайд 40
Пусть точки с координатами (xi,yi) группируются на плоскости вдоль
некоторой прямой. Задача заключается в том, чтобы найти параметры a0
и a1 этой прямой:
y = a0 + a1x, (1)
причем это нужно сделать так, чтобы она лучше любой другой прямой соответствовала расположению на плоскости экспериментальных точек (xi, yi).
Слайд 41
Признаком наилучшей прямой считается минимум суммы квадратов отклонений фактических
значений y, полученных из таблицы, от вычисленных по формуле (1).
Эта сумма квадратов рассчитывается по формуле
S2=(y1–(a0+a1x1))2+(y2-(a0 + a1x2))2 +…
+ (yn – (a0 + a1xn))2 =
Слайд 42
Можно показать, что график функции S2
выглядит примерно так,
как изображено
на рисунке:
Слайд 43
Точку минимума можно искать, используя лишь необходимые условия экстремума:
(2)
(3)
Слайд 44
Уравнения (2) и (3) можно преобразовать:
Получилась так называемая система
нормальных уравнений относительно
неизвестных величин a0 и a1.
. (4)
Слайд 45
Формула (1) с параметрами a0, a1 определенными из системы
(4), называется уравнением регрессии.
Прямая линия, описываемая этим уравнением, называется
линией регрессии.
Для временных рядов обычно вместо слова “регрессия” употребляется слово тренд.