Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка по Мат. анализу 3 семестр очно-заочного отделения. Кратные интегралы.2007г

..pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
26.05.2014
Размер:
165.68 Кб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

III СЕМЕСТР

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО

ОТДЕЛЕНИЙ

МОСКВА 2007

Составители: А.Б.Зайцев, Е.С.Мироненко, А.И.Сазонов, Д.А.Хрычев, А.Л.Шелепин

Редактор Ю.И.Худак

Контрольные задания являются типовыми расчетами по разделам математического анализа (кратные интегралы и векторный анализ), изучаемым студентами вечернего и заочного отделений МИРЭА в третьем семестре. Типовые расчеты выполняются студентами в письменном виде и сдаются преподавателю до начала зачетной сессии. Приведенные в пособии вопросы к экзамену по математическому анализу могут быть уточнены и дополнены лектором. При составлении типовых расчетов были использованы методические разработки коллектива кафедры высшей математики МИРЭА.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Рецензенты: И.А. Соловьев О.В. Свистова

°c МИРЭА, 2007

3

ТИПОВОЙ РАСЧЕТ ПО ТЕМЕ "КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ"

ЗАДАЧА 1. Найти наименьшее и наибольшее значение функции f(x; y) в замкнутой области D, заданной системой неравенств.

N

f(x; y)

D

 

 

 

1

x2 + y2 ¡ 7xy + 2x ¡ 7y + 22

¡1 6 x 6 1; 0 6 y 6 2

2

x2 + y2 + 4x ¡ 2y + 7

x > ¡2; y > 1; x + y 6 1

3

¡3x2 ¡ 2xy ¡ y2 + 4x + 4y

x 6 1; y > 2; y ¡ x 6 2

4

10 + xy ¡ 2x2

0 6 y 6 x2 + 1; ¡1 6 x 6 1

5

x2 + 8xy + 17y2 ¡ 2x ¡ 8y + 1

¡1 6 x 6 1; ¡1 6 y 6 1

6

6x2 ¡ 4xy + y2 + 12x ¡ 4y + 10

x 6 0; y 6 1; x + y > ¡2

7

x2 + 3y2 + x ¡ y

x 6 1; y > 0; y 6 x + 1

8

x2 + 2xy ¡ y2 + 4x

x 6 0; y 6 0; x + y + 2 > 0

9

x2 + xy ¡ 2

4x2 ¡ 4 6 y 6 0

10

x2 + 2xy + 4x + 2y + 3

¡1 6 x 6 2; ¡2 6 y 6 0

11

x2 + 4y2 ¡ 6x + 10

x 6 4; y 6 1; x + y > 2

12

x2 + 4y2 ¡ 6xy + 2x ¡ 6y + 18

¡2 6 x 6 0; ¡1 6 y 6 1

13

4 ¡ y2 ¡ 4xy ¡ 5x2

x 6 1; y > ¡1; y 6 x + 1

14

4 + xy ¡ x2

x2 ¡ 1 6 y 6 3

4

N

f(x; y)

D

 

 

 

15

x2 ¡ xy + y2 + x ¡ 2y + 2

x 6 0; y > 1; y ¡ x 6 2

16

x2 + 6xy + 12y2 + 4x + 12y + 4

¡3 6 x 6 ¡1; ¡1 6 y 6 1

17

x2 + 2y2 ¡ x + y

x + 2y > 0; x 6 1; y 6 0

18

x2 + 4xy ¡ 4y2 + 4x

x 6 0; y 6 0; x + y + 2 > 0

19

x2 + xy + 1

0 6 y 6 1 ¡ x2

20

x2 + 4xy ¡ 2x + 4y

¡3 6 x 6 1; 0 6 y 6 2

21

x2 + xy + y2 + x + 2y + 1

y 6 0; x + y > ¡2; x ¡ y 6 2

22

2x2 + 3xy + y2 + x + 2

¡1 6 x 6 1; ¡1 6 y 6 1

23

x2 ¡ xy + x + y + 4

0 6 y 6 2x2 + 1; 0 6 x 6 1

24

x2 + xy ¡ y2 + 2x + y + 2

x > ¡1; y > 0; x + y 6 0

25

4x2 + 3xy + y2 ¡ 6x ¡ 4y + 8

¡1 6 x 6 1; 1 6 y 6 3

26

x2 + 2xy + 2y2 + x + y + 1

y > 0; x + y 6 1; x ¡ y > ¡1

27

x2 ¡ y2 ¡ 2x ¡ 2y + 4

¡1 6 x 6 2; ¡2 6 y 6 1

28

x2=2 + xy + y + 2

0 6 y 6 4 ¡ x2

29

4xy ¡ y2 ¡ 4x ¡ 2y + 4

y > x; y > 2 ¡ x; y 6 2

30

x2 + 4xy + 5y2 + x + y + 1

y ¡ x 6 3; y > 0; x 6 ¡1

ЗАДАЧА 2. В повторном интеграле рядок интегрирования.

Rb dx ÃR(x)f(x; y)dy

a'(x)

5

изменить по-

N

a

b

 

'(x)

Ã(x)

 

 

N

a

b

 

'(x)

 

 

 

Ã(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1 ¡ x

1 ¡ x

2

 

16

¡2

2

 

x

¡ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ¡ x

 

 

 

 

 

 

 

 

¡1

 

x2 ¡ 1

1 ¡ x2

 

 

 

¡2

 

1 ¡ x2=4

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

17

2

1 ¡ x2=4

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ¡ x2=4

 

 

4 ¡ x2

 

 

 

3

0

2

 

 

 

18

0

1

1 ¡ x

 

 

 

 

1 + x

 

 

 

¡p

 

 

 

 

2 ¡ x

 

 

 

¡2

 

x2 + 2x

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

2

2x ¡ x2

 

 

19

0

¡x2 ¡ 2x

 

 

 

 

x2=9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ¡ x2

 

 

 

 

 

 

 

5

0

3

 

 

 

x

 

 

20

0

1

2(1 + x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

8 ¡ x2

 

 

 

 

 

¡p

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

¡2

¡1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

¡1

1

1 + x

 

 

1 ¡ x2

 

 

 

¡p

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

x3=3

 

 

 

x2=2

 

 

 

 

 

 

 

 

7

0

3

3x ¡ x2

 

3x

 

 

22

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

¡2

2

 

x ¡ 2

4 ¡ x

 

23

1

 

 

px

 

3 ¡ 2x

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

10

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

9

2

 

2

¡ 4

 

 

(x + 2)=2

24

 

 

 

 

x

 

1 ¡ 2x

 

 

 

 

3

 

x

 

 

 

¡2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0

1

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1 + x

 

25

¡1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2p¡x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

px

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡2

 

x2 ¡ 2

x2=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

11

2

 

 

26

0

1

 

 

 

 

x

2 ¡ x2

 

 

 

 

1=x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

12

1

2

 

 

 

1=x

 

 

27

0

4

 

 

 

 

 

 

x2 + 4

 

 

 

 

 

 

 

x

13

2

1

 

2 ¡ x

 

 

1=x

 

 

28

1

4

 

px=4

 

 

 

 

 

 

px

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

14

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ¡ x

 

 

29

0

3

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

25 ¡ x2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

12 ¡ x

 

¡1

¡21

¡p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

0

2

 

 

 

 

 

 

 

30

1 ¡ x2

 

 

 

1 + x

 

 

 

 

 

 

 

 

6

ЗАДАЧА 3. Найти момент инерции плоской однородной пластинки D относительно оси OX (варианты 1 15) или оси OY (варианты

16 30). При вычислении двойного интеграла перейти к полярным координатам.

N

 

 

 

 

D

N

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x2 + y2 6 2y; y > 23

16

x2 + y2 + 2y 6 0; x + y 6 0

2

x2 + y2 6 1; x + y > 1

17

x2 + y2 6 2x; x + y > 2

3

(x2 + y2)2 6 4(x2 ¡ y2)

18

x2 + y2 6 2; y 6 x 6 1

4

 

 

2x 6 x2 + y2 6 4x;

19

(x2 + y2)2 6 xy

 

 

 

 

¡x 6 y 6 x

 

 

 

 

5

 

 

xy 6 1; 2x 6 y 6 x

20

4y 6 x2 + y2 6 6y; y > x

6

x2 + y2 6 4; x2 + y2 6 4x

21

¡2y 6 x2 + y2 6 1

7

x2 + y2 6 4y; x + y > 4

22

x2 + y2 6 4x; x > 2

 

 

2

 

2

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

8

x

 

+ y

 

+ 2x 6 0; y >

 

 

23

xy 6 2; x 6 2y; y 6 2x

 

 

2

9

x2 + y2 6 4; y 6 ¡1; y 6 x

24

2x 6 x2 + y2 6 9; x > 0

 

 

(x2 + y2)2 6 x2 + 2y2

 

x2 + y2 6 4y; x 6 ¡p

 

 

10

 

25

3

11

x2 + y2 + 6y 6 0; y 6 ¡3

26

(x2 + y2)2 6 4x2 + y2

12

 

 

x2 + y2 6 4x; x > 1

27

x2 + y2 6 4; y 6 x + 2

13

 

 

 

x2 + y2 6 4;

28

x2 + y2 6 1; x2 + y2 + 2x 6 0;

 

 

 

x2 + y2 > 2y

 

y > x

7

N

D

N

D

 

 

 

 

14

x2 + y2 6 4; x 6 ¡1

29

x2 + y2 6 16; y > 2

15

9 6 x2 + y2 6 6x; y 6 x

30

x2 + y2 6 4y; y > 1; x + y > 0

ЗАДАЧА 4. С помощью тройного интеграла вычислить объем тела G, заданного неравенствами.

N

 

 

G

 

N

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0 6 z 6 16 ¡ y2; x2 + y2 6 16

16

x2 + y2 6 4; 0 6 z 6 x2 + y2

 

2

2

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

> 0;

 

2px2 + y2 6 z 6 x

 

 

2

x2

+ y2

¡ z2

17

 

+ y

 

+ 1

 

x

+ y

+ z

6 25

 

 

 

 

 

 

 

 

3

x2 + y2 6 2y;

18

¡2 6 x 6 y; 0 6 z 6 1 ¡ y2

 

0 6 z 6 4 ¡ x2 ¡ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

4

z 6 4 ¡ x2 ¡ y2; 0 6 z 6 3

19

x2 + y2 6 25; 0 6 z 6 x5

5

0 6 y 6 3 ¡ x; 0 6 z 6 1 ¡ x2

20

z2 6 x2 + y2; x2 + y2 + z 6 0

6

x2 + y2 6 9; 0 6 z 6 y2

21

0 6 y 6 2 ¡ x; x2 6 z 6 1 ¡ x2

7

x2 + y2 6 1; 0 6 z 6 x

22

 

x2 + y2 6 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y 6 z 6 3 ¡ x2 ¡ y2

8

y2 6 x 6 2y2 ¡ 1;

23

x2 + y2 + z2 6 2; z 6 x2 + y2

 

0 6 z 6 1 ¡ y2

 

 

 

 

 

 

 

 

9

x2 + y2 6 9; 0 6 z 6 3 ¡ y

24

x2 6 y 6 1; 0 6 z 6 x2 + y2

8

N

 

 

G

N

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

6 z 6 2 ¡ x2 ¡ y2

 

x2 + y2 6 2y; z2 6 4(x2 + y2)

10

x2 + y2

25

11

x2 + y2 6 1; 0 6 z 6 1 + y2

26

x > 0; 0 6 y 6 2 ¡ x;

 

 

 

 

 

p

 

6 z 6 1

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

12

z > 0; y > z2; 0 6 x 6 1 ¡ y

27

x2 + y2 6 9; x 6 z 6 3x

13

 

x2 + y2 + z2 6 9;

28

x > ¡1; 0 6 y 6 1 ¡ x;

 

 

x2 + y2 6 1 ¡ 2z

 

0 6 z 6 x2

14

 

x2 + y2 6 2x;

29

x2 + y2 6 2x; y 6 0;

 

 

x2 + y2 ¡ 16 6 z 6 0

 

x2 + y2 + z2 6 4

15

 

¡x 6 y 6 0; x ¡ y 6 8;

30

x2 + y2 6 1; z > 0;

 

 

0 6 z 6 y2

 

x2 + y2 + z2 6 4

9

ТИПОВОЙ РАСЧЕТ ПО ТЕМЕ "ВЕКТОРНЫЙ АНАЛИЗ"

ЗАДАЧА 1. Найти дивергенцию и ротор векторного поля ~a, задаваемого векторным произведением ~a = [~c; grad u]. Вектор ~c и скалярное поле u указаны в таблице.

N

~c

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

N

~c

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

~

 

x

2

 

+ yz

 

16

~

 

 

 

 

 

2

z

~{ + ~| + k

 

 

 

 

 

2~| + k

xy + y

 

2

~

x

2

+ y + z

17

~

xy + xz

 

2~{ + ~| + k

 

 

~{ ¡ 2k

 

3

~

 

x

2

z + y

 

18

~{ + 2~|

x

2

¡ y

2

 

~{ + 2~| + k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

~

x + y + z

2

19

~

z

2

¡ x

2

 

2~{ ¡ ~| + k

 

2~| + k

 

 

 

 

 

 

5

~

xy ¡ x + z

20

2~{ + ~|

 

2

z + y

2

3~{ + ~| + k

x

 

 

 

 

6

~

 

xy + yz

 

21

~

y

3

+ xz

 

~{ + ~| + 3k

 

 

~{ + 2~| + k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

~

 

xz + y

 

 

22

~

 

yz ¡ x

 

~{ ¡ ~| + k

 

 

 

~{ ¡ 2~| + k

 

 

8

~

xy + y + z

23

~

3xy ¡ xz

2~{ + 3~| + k

2~{ ¡ ~| + k

9

~

 

 

 

 

xyz

 

 

 

24

~

3xz ¡ zy

2

~{ + 2~| + k

 

 

 

 

 

 

 

2~{ + ~| ¡ k

 

10

~

 

xy ¡ z

2

 

25

~

2xz + yz

~{ + ~| + 2k

 

 

 

 

2~{ + ~| + 2k

11

~

xy ¡ yz

2

26

~

3y

2

¡ xz

~{ + ~| + k

 

 

2~{ ¡ ~| + 2k

 

12

~

xy

2

+ yz

27

~

zx + 2xy

2

~{ + ~| ¡ k

 

3~{ + 2k

 

13

~

 

z

3

¡ 2y

 

28

~

2xy ¡ 4yz

~{ ¡ ~| + k

 

 

 

 

2~{ ¡ 3k

14

~

y

2

¡ 3xz

29

~

3y

2

+ xz

2

¡~{ + ~| + k

 

 

~{ + 3~| ¡ k

 

 

 

 

15

~

x

2

 

¡ 2yz

30

~

z

2

¡ 4xy

2~{ + k

 

 

 

2~{ + ~| + k

 

 

 

10

ЗАДАЧА 2. Вычислить криволинейный интеграл

I

P (x; y)dx + Q(x; y)dy

L

по замкнутому контуру L, пробегаемому против часовой стрелки, двумя способами: непосредственно и по формуле Грина.

N

P (x; y)

Q(x; y)

L

 

 

 

 

1

x2 + y

y2 ¡ 1

x = 0; y = 0; x + y = 1

2

y

2xy + x

x = 0; x ¡ y = 0; x + y ¡ 2 = 0

3

xy2 ¡ 2y

x2y

x = 0; y = 0; x ¡ y + 2 = 0

4

2xy

(x + 1)2

x = 0; y = 0; x + 4y ¡ 4 = 0

5

x ¡ 2

3x + y

x = 0; y ¡ 2 = 0; 2x ¡ y = 0

6

x2 ¡ 2x + y + 1

y2 ¡ 1

x = 1; y = 0; x + y = 2

7

y

2xy + x ¡ 2y ¡ 1

x ¡ y = 1; x ¡ 1 = 0; x + y = 3

8

xy2 ¡ 2y2 ¡ 2y

(x ¡ 2)2y

x = 2; y = 0; x = y

9

2(xy ¡ y)

x2

x ¡ 1 = 0; y = 0; x + 4y ¡ 5 = 0

10

x ¡ 3

3x + y ¡ 3

x ¡ 1 = 0; y ¡ 2 = 0;

 

 

 

2x ¡ y ¡ 2 = 0

11

x2 ¡ 2x + y

y2 ¡ 2y

x = 1; y = 1; x + y = 3

12

y ¡ 1

2xy ¡ x

x ¡ y + 1 = 0;

 

 

 

x = 0; x + y ¡ 3 = 0