- •Введение
- •РАЗДЕЛ 1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ
- •§1. Основные понятия
- •§2. Геометрическое изображение функции двух переменных
- •§3. Предел и непрерывность функции нескольких переменных
- •§4. Частные производные
- •§5. Дифференцирование функции нескольких переменных
- •§6. Дифференцирование сложных функций двух переменных
- •§7. Дифференцирование неявных функций двух переменных
- •§8. Полный дифференциал
- •§9. Полные дифференциалы высших порядков
- •§10. Производная функции по направлению вектора
- •§11. Градиент
- •§12. Касательная плоскость и нормаль к поверхности
- •§13. Экстремум функции нескольких переменных
- •§14. Условный экстремум
- •§16. Контрольные работы по разделу «Дифференциальное исчисление функции нескольких переменных»
- •РАЗДЕЛ 2. ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ
- •2.1. Неопределенный интеграл
- •§17. Основные понятия
- •§20. Замена переменных в неопределенном интеграле
- •§21. Интегрирование по частям
- •§22. Интегрирование рациональных дробей
- •§23. Метод Остроградского
- •§24. Интегрирование тригонометрических функций
- •§25. Интегрирование иррациональных функций
- •§27. Задача о площади криволинейной трапеции
- •§29. Определенный интеграл с переменным верхним пределом
- •§30. Замена переменной в определенном интеграле
- •§31. Формула интегрирования по частям в определенном интеграле
- •§33. Приложения определенного интеграла
- •§34. Контрольные работы по разделу «Интегральное исчисление функции одной действительной переменной. Определенный интеграл»
- •Библиографический список
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Приложение 4
- •Приложение 5
- •Приложение 6
- •Приложение 7
- •Приложение 8
- •Приложение 9
- •Приложение 10
- •Приложение 11
- •Приложение 12
- •Приложение 13
- •Приложение 16
- •Приложение 17
- •Приложение 18
- •Приложение 19
- •Приложение 21
- •Приложение 22
Приложение 21
Физические приложения определенного интеграла
|
|
|
I. Статические моменты относительно осей Ox и Oy дуги |
||||||||||||||||||||||||||||||
плоской кривой |
y = f (x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||||||
|
|
|
( a ≤ x ≤ b) вычисляются |
по |
формулам |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
b |
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
dl = |
1 + (y ')2 dx – дифференциал дуги |
||||||||||||||||
M x = ∫ ydl ; |
M y = ∫ xdl , |
|
где |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
a |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кривой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
II. Моменты инерции относительно осей |
Ox |
и Oy дуги пло- |
||||||||||||||||||||||||||||
ской |
|
кривой |
y = f (x) |
|
|
( a ≤ x ≤ b) |
|
Д |
формулам |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
вычисляются |
по |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
b |
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + (y ')2 dx |
|
|
|
|
|
||||||||||
Ix = |
∫ y2dl ; |
|
I y |
= |
∫ x2dl , |
|
|
где dl = |
– дифференциал дуги |
||||||||||||||||||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
кривой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
III. Статические моменты криволинейной трапеции, огра- |
||||||||||||||||||||||||||||||
ниченной кривой y = f (x) , |
осью Ox и прямыми x = a ; |
x = b, вычис- |
|||||||||||||||||||||||||||||||
ляются по формулам M x = |
|
1 b |
|
1 b |
|
|
|
|
M y |
b |
|
= |
b |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
∫ ydS = |
|
∫ y2dx ; |
= ∫ xdS |
∫ xydx . |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
б |
2 a |
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
a |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
IV. Моменты инерции криволинейной трапеции, ограничен- |
||||||||||||||||||||||||||||||
ной кривой y = f (x) , |
осью Ox и прямыми x = a ; |
x = b, вычисляются |
|||||||||||||||||||||||||||||||
по формулам Ix |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
I y = |
b |
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
= 1 ∫ y3dx ; |
|
∫ x2dS = ∫ x2 ydx . |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
V. Коорд наты центра тяжести ( x , y ) однородной дуги пло- |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ской |
|
кр вой |
y = f (x) , |
|
|
|
a ≤ x ≤ b |
|
вычисляются |
по |
формулам |
||||||||||||||||||||||
|
1 b |
|
|
|
|
|
1 b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + (y ')2 dx , а L – длина дуги. |
|||||||||||||||||
x = |
|
|
∫ xdL ; |
|
|
|
y = |
|
∫ ydL , где dL = |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
L a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
L a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
VI. Коорд наты центра тяжести ( x , |
y ) |
однородной криво- |
||||||||||||||||||||||||||||||
л нейной |
|
|
|
трапец |
|
|
|
|
|
|
|
вычисляются |
|
по |
|
|
формулам |
||||||||||||||||
|
1 b |
|
1 b |
|
|
|
|
y = |
|
|
1 b |
ydS = |
|
1 b |
y |
2 |
dx . |
|
|
|
|
|
|||||||||||
x = |
|
|
xdS = |
|
|
|
xydx ; |
|
|
|
|
∫ |
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
и∫ ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
S a |
|
S a |
|
|
|
|
|
|
|
|
2S a |
|
|
|
2S a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VII. Теоремы Гульдена.
1. Площадь поверхности, полученной при вращении дуги плоской кривой вокруг оси, лежащей в плоскости этой кривой и не пересекающей ее, равна длине дуги кривой, умноженной на длину окружности, описанной центром тяжести дуги.
342
Окончание прил. 21
2. Объем тела, полученного при вращении плоской фигуры вокруг оси, не пересекающей ее и расположенной в плоскости фигуры, равен произведению площади этой фигуры на длину окружности,
|
|
|
t1 |
|
|
И |
||
описанной центром тяжести фигуры. |
|
|
|
|
||||
VIII. Работа переменной силы f (x), действующей в направле- |
||||||||
нии |
оси Ox на отрезке |
[x0 , x1 ], вычисляется |
по |
формуле |
||||
x1 |
f (x)dx. |
|
|
|
|
|
|
|
A = ∫ |
|
|
|
Д |
|
|||
x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
IX. Количество электричества Q, протекшего через попереч- |
||||||||
ное сечение проводника за промежуток времени [t1 ; t2 ] |
(t1 < t2 ), |
|||||||
[по проводнику течет ток переменной силы I = I (t ), |
где |
I (t ) ≥ 0 ) ], |
||||||
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
||
вычисляется по формуле Q = ∫ |
I (t ) |
d t . |
|
|
|
|||
|
|
б |
|
|
|
|
||
и |
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
|
|
|
|
|
|
343
Приложение 22
Поверхности второго порядка
Канонический вид уравнений поверхностей второго порядка
|
Название |
Канонический вид уравнения |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Эллиптический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
+ |
|
|
|
y |
2 |
|
|
|
|
= 1 |
|
|||||||||||||||||
|
цилиндр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
b |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Гиперболический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
− |
|
y |
2 |
|
|
|
|
= 1 |
|
|||||||||||||||
|
цилиндр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
|
|
|
b |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Параболический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 = 2py |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
цилиндр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сфера |
|
(x − x0 )2 |
+ (y − y0 )2 + (z − z0 )2 = R2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Эллипсоид |
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
+ |
|
y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
z |
2 |
|
|
= 1И |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
Однополостный |
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
+ |
y |
2 |
|
|
|
− |
z |
2 |
|
= 1 |
|
||||||||||||||||||||||
|
гиперболоид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Двуполостный |
|
|
|
|
|
x2 |
|
y2 z2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
гиперболоид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= −1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
b |
2 |
|
|
|
|
|
c |
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Эллиптический |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
лоид |
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
параб |
|
|
x |
|
+ |
y |
|
|
|
= 2z, |
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
p > 0; q > 0 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
p |
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
Г пер ол ческ й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
− |
y |
2 |
|
|
= 2z |
|||||||||||||||||||||||
|
пара оло д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Конус |
второго |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
порядка |
б |
x |
|
|
+ |
y |
|
|
− |
z |
= 0 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
344
Продолжение прил. 22
Изображения поверхностей второго порядка
Поверхность второго порядка – поверхность, которая задается в
декартовой системе координат уравнением второй степени относи- |
|||||||||||||
тельно координат x , y и |
z . |
|
И |
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Эллипсоид |
|
|
|
Конус |
|
||||||
|
x2 |
+ |
y2 |
+ |
z2 |
= 1 |
|
x2 |
+ |
y2 |
− |
z2 |
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
a2 |
+ |
b2 |
− |
= 1 |
Двуполостный+ − = −1 |
|||||||
|
|
|
c2 |
|
|
a2 |
|
b2 |
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гиперболоид |
|
|
|
гиперболоид |
||||||
Однополосный |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
x2 |
y2 |
z 2 |
|
x2 |
|
y2 |
|
z2 |
||||
|
a2 |
b2 |
c2 |
|
a2 |
|
b2 |
|
c2 |
||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
345
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание прил. 22 |
||
Эллиптический параболоид |
Гиперболический параболоид |
||||||||||||||||
|
|
x2 |
+ |
y2 |
|
= 2z . |
|
x2 |
− |
y2 |
= 2z . |
||||||
|
|
a2 |
b2 |
|
a2 |
b2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Эллиптический цилиндр |
Д |
||||||||||||||||
Параболический цилиндр |
|||||||||||||||||
|
|
|
x2 |
+ |
|
y2 |
= 1. |
|
y2 = 2 px . |
||||||||
|
|
|
a2 |
|
|
|
b2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
и |
|
|
|
|
|
||||||||||||
Г пер ол ческ й ц л ндрА |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
x |
2 |
|
− |
y |
2 |
= |
1. |
|
|
|
|
|
||||
|
a |
2 |
|
|
|
b |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
346