Požadavky ke zkoušce z Matematické analýzy 3

Obsah:

  1. Otázky k ústní zkoušce
  2. Ukázková písemka

Otázky k ústní zkoušce

  1. Definujte co to je metrika.

  2. Uveďte tzv. "diskrétní" metriku a ověřte, že splňuje axiomy metriky.

  3. Uvažujte funkci \(d:\mathbf{R}^2\to\mathbf{R}\) danou předpisem \(d(x,y) = y\) pro každé \((x,y)\in\mathbf{R}^2.\) Odůvodněte zdali se jedná o metriku.

  4. Odůvodněte, že množina \(F\) je uzavřenou podmnožinou \({\mathbb R}^2\) (vzhledem k Euklidovské metrice.) \[F = \{(x,y)\in{\mathbb R}^2: y\ge x^{-1}\}.\]

  5. Definujte pojem spojitosti zobrazení \(F : \mathbf{R}^n\to\mathbf{R}^m\).

  6. Definujte pojem limity funkce \(f: \mathbf{R}^n\to \mathbf{R}\) v bodě \(x_0\in\mathbf{R}^n.\)

  7. Vysvětle, proč neexistuje limita: \(\lim_{(x,y)\to(0,0)}(xy)/(x^2 + y^2).\)

  8. Vysvětlete, že pokud existuje limita \(\lim_{(x,y)\to(x_0,y_0)}f(x,y)= L,\) potom pro každé \(\alpha\in\mathbf{R},\) \(\lim_{t\to 0}f((x_0,y_0) + t\cdot(\cos\alpha,\sin\alpha))=L.\)

  9. Jak byste odůvodnili spojitost funkce \(F:\mathbf{R}^2\to\mathbf{R}^2\) dané předpisem: \(F(x,y)=(\ln(x^2 + y^2),(\sin(xy)).\)

  10. Jak je definována parciální derivace \(\frac{\partial f}{\partial x}\) pro funkci \(z = f(x,y)\) a jak lze tuto derivaci vyjádřit pomocí tzv. směrové derivace?

  11. Definujte pojem směrové derivace funkce dvou proměnných \(z = f(x,y)\) Jaký má geometrický smysl?

  12. Definujte pojem totálního diferenciálu.

  13. Vysvětlete proč je totální diferenciál \(df\) funkce \(f(x,y)\) v daném bodě \((x_0,y_0)\) lineární kombinací lineárních forem \(dx\) a \(dy.\) Jaké jsou koeficienty této lineární kombinace?

  14. Vysvětlete proč je lineární funkce \(L(x,y) = Ax + By\) je v každém bodě diferencovatelná na základě definice.

  15. Definujte pojem lokálního extrému funkce více proměnných.

  16. Ukažte, proč funkce \(f(x,y) = x^2-y^2\) v počátku nenabývá lokální extrém.

  17. Definujte pojem vázaného lokálního extrému (lokálního extrému vůči množině \(M.\))

  18. Uvažujme čtvercovou a symetrickou matici \(\mathbf{A}\). Definujte, co znamená pozitivní definitnost resp. semidefinitnost matice \(\mathbf{A}\).

  19. Definujte tzv. Cauchyovu počáteční úlohu.

  20. Vysvětlete, jaké vlastnosti mají řešení lineární obyčejné diferenciální rovnice.

  21. Vyslovte větu o existenci a jednoznačnosti řešení Cauchyovy počáteční úlohy.

Ukázková zkoušková písemka

  1. Vypočítejte limitu: \[\label{eq: 1} \lim_{(x,y)\to(0,0)} \frac{5x^2y}{x^2+y^2} = 0.\]

  2. Vypočítejte parciální derivaci \(\frac{\partial^2f}{\partial x\partial y}(1,1)\), kde \(f(x,y)=2x^3y +xy^2.\)

  3. Najděte parciální derivace \(\partial w/\partial s\) a \(\partial w/\partial t\) pro \(w = 2xy\), kde \(x = s^2 + t^2\) a \(y = s/t.\)

  4. Najděte totální diferenciál funkce \(z = 2x\sin(y) - 3x^2y^2.\)

  5. Najděte obecné řešení rovnice: \(y′ + y = e^x.\)