
- •А.П. Бырдин н.В. Заварзин а.А. Сидоренко математический анализ
- •Часть 3
- •Учебное пособие
- •А.П. Бырдин н.В. Заварзин а.А. Сидоренко
- •Часть 3
- •Введение
- •1. Обыкновенные дифференциальные уравнения
- •1.1. Дифференциальные уравнения первого порядка
- •1. Определение дифференциального уравнения первого порядка.
- •2. Решение уравнения. Задача Коши.
- •5. Уравнение с разделяющимися переменными.
- •6. Однородные уравнения первого порядка.
- •6. Линейные уравнения.
- •Согласно условию
- •Дифференциальные уравнения второго порядка
- •Основные понятия.
- •1.3. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка
- •Основные понятия.
- •1.4. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
- •Дифференцируя и подставляя в уравнение, получаем
- •Дифференцируя и подставляя в уравнение, получаем
- •1.5. Применение линейных дифференциальных уравнений к изучению колебательных явлений
- •1.6. Системы дифференциальных уравнений
- •Задачи к п. 1
- •Ответы к п. 1
- •2. Кратные интегралы
- •2.1. Двойные интегралы
- •2.3. Замена переменных в двойном интеграле
- •2.4. Некоторые геометрические и физические приложения двойных интегралов
- •Решение. Имеем
- •2. Вычисление площади. Как было установлено, площадь s области g может быть вычислена с помощью двойного интеграла по формуле
- •Задачи к п. 2.1
- •Ответы к п. 2.1
- •2.2. Тройные интегралы
- •Задачи к п. 2.2
- •Ответы к п. 2.2
- •3. Криволинейные интегралы
- •3.1. Криволинейные интегралы Вычисление криволинейных интегралов
- •Таким образом, окончательно имеем
- •Пример 6. Вычислить интеграл где:
- •3.2. Формула Грина
- •3.3. Условия независимости криволинейного интеграла от пути интегрирования
- •3.4. Интегрирование полных дифференциалов
- •Формула
- •Решение. В данном выражении функции
- •Решение. В данном случае функции
- •3.5. Некоторые приложения криволинейных интегралов второго рода
- •Задачи к п. 3
- •Ответы к п. 3
- •4. Поверхностные интегралы
- •4.1. Поверхностные интегралы. Вычисление поверхностных интегралов
- •4.2. Формула Остроградского
- •4.3. Формула Стокса
- •Задачи к п. 4
- •Ответы к п. 4
- •Библиографический список
- •Главление
- •1. Обыкновенные дифференциальные уравнения............4
- •2. Кратные интегралы ……….……………....…………......63
- •Бырдин Аркадий Петрович
- •Часть 3
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Формула
(3.18)
где
фиксированная точка, а С
произвольная постоянная, и дает
возможность определить все функции,
имеющие подынтегральное выражение
своим полным дифференциалом.
Для
отыскания F(x,
у) по формуле
(3.18)
достаточно, выбрав любую точку
в области
G,
вычислить криволинейный интеграл
по любой кривой, соединяющей точки
и
.
Так как в формуле
(3.18) интеграл
не зависит от выбора пути, то удобно,
например, за путь интегрирования взять
ломаную, звенья которой параллельны
осям координат (рис.
39). Тогда
Так
как
и
на участке от
до
,
a
на участке
от
до
то равенство
(3.18) принимает
вид
где первый определенный интеграл
вычисляется при постоянном у,
равном
,
а второй
при постоянном х.
Пример
1.
Проверить, является ли выражение
полным дифференци-алом некоторой
функции
,
и, если это так, найти
.
Решение. В данном выражении функции
Р(х,
у)
=
,
Q(х,
у)
=
(3.19)
непрерывны
вместе с частными производными
которые равны между собой. Следовательно,
данное выражение является полным
дифференциалом некоторой функции
.
Для отыскания
функции
воспользуемся формулой (3.15),
где
некоторая фиксированная точка, а В(х;
у)
переменная
точка.
В
данном случае за точку
удобно взять точку
(0;0). Учитывая,
что криволинейный интеграл
не зависит
от пути интегрирования, выберем путь
интегрирования от точки
(0;0) до точки
(х;у)
в виде ломаной, звенья которой
параллельны осям координат. Для этого
достаточно взять точку (х;0)
[или точку
(0;у)]
(рис. 40).
Тогда одно звено ломаной будет лежать на оси координат. Имеем
где С произвольная постоянная.
Практически при отыскании функции по ее полному дифференциалу удобно поступать следующим образом. Если
то,
интегрируя первое из этих равенств по
х,
получаем
(3.20)
а интегрируя второе равенство по у, имеем
(3.21)
где
и
произвольные функции. Если подобрать
функции
и
так, чтобы
правые части равенств
(3.20) и
(3.21) совпали,
то полученная таким образом функция
и является функцией, полный дифференциал
которой совпадает с выражением
.
Так,
например, пусть
Интегрируя коэффициент при
dx
по х,
получаем
(3.22)
интегрируя коэффициент при dy по у, имеем
(3.23)
Правые
части равенств
(3.22) и
(3.23)
совпадают, если положить
Таким
образом,
Пример 2. Вычислить криволинейный интеграл
Решение. В данном случае функции
непрерывны
и частные производные равны между собой.
Значит, выражение
является полным дифференциалом
и данный
интеграл не зависит от пути интегрирования.
По формулам
(3.20) и
(3.21) находим
,
и по формуле
(3.17) получаем
Заметим, что данный интеграл можно вычислить и непосредственно, если, например, взять в качестве пути интегрирования ломаную, соединяющую точки (1;2), (2;2) и (2;3), звенья которой параллельны осям координат.