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

Kurpa_Vyshcha_matem_T.2_Gl.9-12_2009

.pdf
Скачиваний:
238
Добавлен:
02.02.2015
Размер:
4.62 Mб
Скачать

Контрольні завдання до гл. 11

Завдання 1. Обчислити криволінійні інтеграли I роду по вказаних кривих.

11.1.1.

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

dl;

L – дуга синусоїди y sin x, (0 x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cos2 x

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.2.

 

 

 

sin 3 x

 

 

 

dl; L : y cos x,(0 x

 

) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1 sin 2 x

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) ;

 

 

 

 

 

1 cos4 xdl; L : y tg x, (0 x

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.4. sin x

1 sin 4 xdl; L ctg x,( x );

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.5.

 

1 cos2 x

dl; L : y sin x, (0 x

)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.6. sin 4

x cos xdl; L : y ln sin x, ( x

) ;

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.7. sin 2

x cos3 xdl; L : y ln cos x,(0 x )

;

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.8. sin 4

x cos2 xdl; L : y ln cosecx,(

x

) ;

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.9. cos4

x sin 2 xdl; L : y ln sec x, (0 x )

;

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.10. xdl; L – дуга кола R, (0 ) ;

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y 2 a 2 dl; L – дуга спіралі Архімеда a від A(0,0) до

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B(a 2 , a) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 y 2 dl ;

L – верхня половина кардіоїди a(1 cos ) ;

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.13.

 

 

 

 

 

 

 

) ;

 

 

x 2 y 2 dl ;

 

 

 

 

 

L – дуга лемніскати a cos2 , (0

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

141

11.1.14. (x 2 y

2 ) 32 dl ; L – дуга лемніскати a

 

,(0 ) ;

 

sin 2

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.15.

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

) ;

x 2 y

2

 

 

arctg

dl ; L – дуга лемніскати a

cos2 ,(0

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.16.

 

 

a 2

y 2

 

b2

x 2 dl ; L – дуга еліпса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

b2

 

 

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a cost, y b sin t, (0 t ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

11.1.17. ydl ; L – перша арка циклоїди x 3(t sin t), y 3(1 cost) ;

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.18. (x 2 y 3z)dl ; L – відрізок прямої між точками

L

A(1,3, 1), B(3,5, 1) ;

11.1.19. (3x 5y z 2)dl ; L – відрізок прямої між точками

L

A(4,1,6), B(5,3,8) ;

11.1.20.

1

x

 

dl ;

L – дуга кривої

 

 

 

 

 

L

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x R sin 2 t,

y R sin t cost,

z R cost, (0 t

) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

11.1.21.

 

 

 

 

1 4 y 9xzdl ; L – дуга кривої x t, y t 2 , z t 3 ,(0 t 1) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.22. ye x dl ; L – дуга кривої x ln(1 t 2 ), y 2arctgt t 8,(0 t 1) ;

L

11.1.23. (x 2

y 2 )dl ; L : x a(cost t sin t), y a(sin t t cost),(0 t 2 ) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.24. xyzdl ; L : x

1

 

 

1

 

 

 

 

t 2

, y t, z

 

8t 3 , (0 t 1) ;

 

 

 

 

L

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.25. (x2

y 2

z 2 )dl ;

L – дуга гвинтової лінії

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a cost,

y a sin t, z bt,

(0 t 2 ) ;

 

11.1.26. xydl ; L – дуга еліпса x a cost, y bsin t, (0 t

) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

142

11.1.27. zdl ; L – дуга конічної гвинтової лінії

L

x t cost, y t sin t, z t,(0 t ) ;

11.1.28.

 

dl

; L – дуга гіперболічної спіралі

 

 

 

 

(x 2 y 2 )3 2

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, 1 3, 2 2 2 ;

 

 

11.1.29.

 

 

 

 

 

 

 

x 2 y 2 dl ; L – коло x2 y 2

Rx

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1.30.

 

 

 

 

 

 

2x 2 y 2 dl ; L – коло x2 y2

z2 a2 ,

z x .

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдання 2. Застосування криволінійних інтегралів I роду.

11.2.1. Обчислити статичний момент першого

витка конічної гвинтової

лінії x t cost, y t sin t, z t відносно

площини XOY , якщо

щільність пропорційна квадрату відстані точки до цієї площини. 11.2.2. Знайти координати центра ваги дуги гвинтової лінії

x a cost, y asin t, z bt,(0 t ) , якщо в кожній її точці лінійна

 

щільність пропорційна аплікаті цієї точки.

 

11.2.3.

Знайти

координати

центра

ваги

однорідної

дуги кривої

 

x et cost, y et sin t, z et ,( t 0) .

 

11.2.4. Знайти

координати центра ваги однорідної дуги

гвинтової лінії

 

x a cost, y asin t, z bt,(0 t ) .

 

 

11.2.5.

Знайти

координати

центра

ваги

однорідної

дуги циклоїди

 

x a(t sin t), y a(1 cost),(0 t 2 ) .

 

Обчислити довжину дуг у задачах 6 – 15.

11.2.6.y 13 x x x , між точками перетину з віссю OX ;

11.2.7.y 14 x 2 12 ln x, (1 x 4) ;

11.2.8.x a(cost t sin t), y a(sin t t cost),(0 t ) ;

11.2.9.x t 12 sh 2t, y 2 cht, (0 t 2) ;

143

11.2.10.y ln sin x, ( 3 x 2 ) ;

11.2.11.x a(t sin t), y a(1 cost), z 4a cos 2t , (0 t 2 ) ;

11.2.12. x cos3 t, y sin3 t, z cos2t,

 

0 t 2 ;

 

 

 

11.2.13. x a cht, y a sht, z at,

 

0 t ;

 

 

 

11.2.14. x at, y a

 

ln t, z

a

,

 

1 t 10 ;

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.15. x et cost, y et sin t, z et

 

0 t 2 .

 

 

Знайти масу матеріальної дуги в задачах 16 – 26.

 

 

11.2.16. L : xy 1,

 

x, y

k y 3

,

1 y 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.17. L : y

1

x3 ,

 

 

x, y kx3

,

0 x 1 ;

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.18. L : y x4 ,

 

 

x, y kx5

 

0 x 1 ;

 

 

 

 

 

 

x, y y3

 

 

 

1 y 2 ;

11.2.19. L : x ln y,

 

 

1 y 2 ,

11.2.20. L : y ln sin x,

 

x, y k sin 3

x,

 

 

x

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

11.2.21. L : y ln cos x,

 

 

x, y k sin x cos2 x,

 

 

 

 

 

 

 

 

0 x

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

11.2.22. L : y ln cosecx,

 

x, y k sin3 x cos x,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

3

 

11.2.23. L : y ln sec x,

 

 

x, y k sin 2 x cos2 x,

 

 

 

 

 

 

 

0 x

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

11.2.24. L : x t 3 , y t,

 

z t 2 ,

x, y, z k

 

 

 

0 t 1 ;

1 4z 9xy,

 

11.2.25. L : x R cost,

y R sin 2 t,

z R sin t cost,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x, y, z k 1

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 0 t

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

11.2.26. x a cost,

 

y bsin t,

(x, y) y

(0 t

) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

144

Обчислити криволінійний інтеграл I роду в задачах 27 – 30.

11.2.27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x 4

 

 

 

 

 

 

1 x 4 dl,

 

 

 

L :

y

 

(1 x 2) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x 2 dl,

 

 

 

L :

2 y x2 0

 

(1 x 3) ;

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.29. (x y z)dl ,

 

L – відрізок прямої між точками A(0,0,0)

і B(1,1,1) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2.30. (x y)dl ,

L – контур трикутника ABO,

A(1,0), B(0,1),O(0,0) .

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдання 3. Обчислити криволінійні інтеграли II роду.

 

 

11.3.1. cos2

xdx

dy

,

 

L : y tg x,

(

x )

;

 

 

 

3

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

11.3.2. (x 2

y 2 )dx xydy,

L : y e x

от A(0,1)

до B(1, e) ;

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.3. sin 3

xdx

dy

,

 

L : y ctgx,

(0 x ) ;

 

 

 

2

 

 

 

L

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.4. (x y)dx (x y)dy,

L : x R cost, y R sin t,

(0 t

) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.5. y 2dx xydy,

 

L : x a cost, y bsin t,

(0 t

) ;

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.6. ydx x 2dy zdz,

L : x t, y t 3 , z t5 ,

(0 t 1) ;

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.7. (x 2 y z)dx z 2dy (x y 2 )dz, L

відрізок прямої від

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A(2,1,0) до B(4,3,1) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.8. x2dx (x z)dy xydz,

 

L : x sin t, y sin 2 t, z sin 3 t,

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 t

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.9. zdx ydy (x2

y2 )dz,

 

L : x a cht, y a sht, z bt,

(0 t 1) ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.10. zdx xdy

xy

dz,

L : x t cost, y t sin t, z t,

(0 t

) .

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знайти роботу сили F(P,Q) в задачах 11 – 16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.11.

F ( x;

1

), уздовж дуги кривої

xy 1,

(1 x 4) ;

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 2 ), уздовж дуги кривої y

cos x

(0 x ) ;

 

11.3.12.

F (sin2 x;

 

 

 

 

 

 

y2 )), уздовж відрізка

A( 1,1)

 

 

 

11.3.13.

F((x2 y);(x

B(0,2) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0 t

) ;

11.3.14.

F( y; x) , уздовж дуги кривої x a cos3 t, y a sin 3 t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

11.3.15.

F ((xy x);

 

), уздовж y 2

x від A(0,0) до B(1,2) ;

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9, від A(3,0)

до B( 3,0) ;

11.3.16.

F(( y 2 y);(2xy x)) , уздовж x2 y2

Перевірити, що підінтегральний вираз є повним диференціалом функції u(x, y) ; знайти цю функцію в задачах 17 – 25.

11.3.17. 3x2e ydx (x3e y 1)dy ;

11.3.18.

(xy 2

x

)dx (x2 y

x

2

 

 

 

 

)dy ;

 

 

2

y

3

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.19.

y

dx

xy 1

dy ;

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

11.3.20. sin 2x 2 cos(x y) dx 2 cos(x y)dy ;

 

 

11.3.21.

dx

 

x y

2

dy ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.3.22. (sin y y sin x

1

)dx (x cos y cos x

1

)dy ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

y

11.3.23. e ydx (cos y xe y )dy ;

 

 

 

 

11.3.24.

( y2

 

 

 

y

 

 

)dx (2xy tg x)dy ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

x

 

 

 

 

11.3.25. (3x2 y 2 y 3)dx (x3 2x 3y2 )dy ;

Застосовуючи формулу Остроградського – Гріна, обчислити інтеграл в задачах 26 – 30.

11.3.26. (1 x2 ) ydx x(1 y2 )dy,

L : x2 y2 R2 ;

L

 

146

 

2

 

 

2

 

11.3.27.

(x y)dx (x y)dy, L :

x

 

 

y

1 ;

2

2

L

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

11.3.28. e ( x 2 y 2 ) cos2xydx sin 2xydy ,

 

L : x2 y2 a2 ;

L

 

 

 

 

 

 

11.3.29. (xy x y)dx (xy x y)dy,

 

L : x2 y2 ax ;

L

 

 

 

 

 

 

11.3.30. (4x3 3y2 5y)dx (5x 6xy 4 y)dy, L – контур трикутника

L

A(1,1), B(2,2),C(1,3) .

Завдання 4. Обчислити поверхневі інтеграли.

11.4.1. (x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

3z2 )d,

 

 

: z

 

 

 

 

x2 y2 , z 0, z 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.2. (x2

y2

z

1

)d,

 

 

 

 

:2z 2 x2 y2 , z 0 ;

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.3. z(x y)d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: z

 

 

 

9 x2 , y 0, y 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.4. (z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

y3 )d,

 

:y

R2 x2 z2 , y 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.5. (5x2 3y2 3z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)d,

: x

 

y2 z2 , x 0, x 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.6. (x4

y4

2x2 y2

z2 )d,

 

 

: x y z a, x2 y2 R2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4 y2

4z2 d,

 

 

: x 4 y2

z2 , x 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.8. (2z2 x2 y2 )d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: z

 

 

 

 

 

x2 y2 , що відрізана x2 y2 2x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.9. y(z x)d,

 

 

 

 

 

 

 

 

:y

 

 

 

c2 z2 , x 0, x a ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.10. (x2 y2 )d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: x2

y2 z 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.11.

 

 

d

 

 

 

,

: x y z 1, x 0, y 0, z 0 ;

 

 

 

 

 

 

(1

x y z)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

147

11.4.12. (x2 y z2

2)d,

:2 y 9 x2

z2 , y 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.13.

 

 

 

1 y2

z2 d, : x zy ,

 

 

 

 

 

що

 

 

відрізана

циліндром

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z2 y 2 )2 2zy ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4x2 4z2 d,

 

:y 2 x2 z2 , y 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.15. (x2 y z 2

 

1)d,

:2 y 9 x2

z 2 , y 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.16.

 

( 5x2 5y 2 z 2 )dxdy,

 

 

 

 

 

верхня

 

сторона

поверхні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

4 x2

y 2 , що відрізана z

 

 

x2 y2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( x2 y 2 3z 2 )dxdy,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.17.

 

:

 

 

z

 

 

x2 y2 ,z 0,z 2

(верхня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторона конуса);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.18.

 

 

 

x2

 

y2

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2

, z 0

 

(нижня

 

сторона

 

 

 

 

dxdy, : z 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

9

 

 

 

 

16

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параболоїда);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.19.

 

(x2 2 y2

6z)dxdy,

:y2

6z, z 6, x 0, x 3

(зовнішня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторона циліндра);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.20.

 

(2x 3y 4z)dxdy,

: x y z 6 0,

x2

 

 

y2

1

 

(верхня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторона площини, що відрізана циліндром);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 z2 )dydz,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.21.

: x

 

9 y2 , z 0, z 2

(зовнішня

сторона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циліндра, що відсічена плоскостями)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 y2 z2 )dxdy,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.22.

:y

 

1 x2

 

z2 , y

 

 

x2 z2

(зовнішня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторона півкулі, що відрізана конусом);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.23.

 

 

 

(2x2 y4 z4 )dydz,

 

: x yz, y 0, z 0, ( y2 z2 )2

2b2 yz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(зовнішня сторона поверхні, що відрізана циліндром).

148

За допомогою формули Стокса обчислити:

11.4.24. ( y z)dx (z x)dy (x y)dz,

 

L – коло

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y2 z2 a2 , x y z 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.25. ydx zdy xdz,

L – коло x R cos2 t, y

R

 

sin 2t, z R sin2 t ;

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.26. ( y z)dx (z x)dy (x y)dz,

L – еліпс x2 y2 a2 ,

x

 

z

1.

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За допомогою формули Остроградського – Гаусса обчислити:

 

 

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.27. xdydz ydzdx zdxdy,

:

x

 

y

 

z

1;

 

 

 

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.28. x2dydz y2dzdx z2dxdy, – зовнішня сторона куба

0 x a,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 y a,

0 z a ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.29. x3dydz y3dzdx z3dxdy,

 

: x2 y2 z2 R2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.4.30. xdydz ydxdz zdxdy,

: x2

y2

a2 ,h z h .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

149

Глава 12. Елементи теорії поля

Нехай в просторі задано деяку величину, наприклад, температуру, тиск, швидкість і т.п. Тоді якщо в кожній точці простору (або його частини) ця величина визначена, то простір називають полем заданої величини.

Поле може бути скалярним або векторним, наприклад, поля температур, тиску, щільності є скалярними полями, а поле швидкостей – векторним.

Якщо досліджувана величина за своїм змістом задана у площині, то відповідне поле називається плоским (або плоскопаралельним). Прикладом такого поля є скалярне поле температур у тонкій пластині, товщиною якої при дослідженні можна знехтувати, або векторне поле швидкостей пластини, що обертається навколо осі, перпендикулярної до її площини.

12.1. Скалярне поле. Основні характеристики

Визначення. Задане поле називається скалярним, якщо воно визначається скалярною функцією U x,y,z , тобто кожній точці поля М(x,y,z) поставлено у відповідність деяке дійсне число .

Основними геометричними характеристиками скалярного поля є

поверхні рівня (у просторі) і лінії рівня (на площині), тобто такі поверхні або лінії, у всіх точках яких поле набуває одного і того ж значення.

Рівняння поверхні (лінії) рівня має вигляд:

(x,y,z)=const, ( (x,y)=const).

Приклад. Знайти лінії рівня скалярного поля: x, y ln 2yx .

Розв’язання. Запишемо рівняння ліній рівня поля: ln

 

y

 

C . Після

2x

 

 

 

 

 

 

перетворень одержуємо

рівняння

сім’ї кривих в канонічному вигляді:

y 2e2C x , звідки y kx

( k 2e2C

0 ).

 

 

 

Очевидно, що лініями рівня є однопараметрична сім’я прямих, що проходять через початок координат, крім самої точки (0,0), та нахилених під гострим кутом до осі ОХ (при будь-якому С).

150

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]