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

Uchebnye_karty_Chast_2

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
11.02.2015
Размер:
1 Мб
Скачать

10

1. Интегралы с бесконечными

пределами интегрирования

2. Интегралы от

неограниченных функций

3. Теоремы сравнения

7. Несобственные интегралы

 

 

 

 

 

 

Условие

 

 

Определение и обозначение

 

 

Геометрическая иллюстрация сходящихся интегралов

y = f (x),

x [a, + ∞[,

 

 

b

 

const интеграл сходится,

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

- непрерывна на [a,b],

f (x)dx = blim→∞ f (x)dx =

 

 

 

 

 

 

 

y=f(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где a < b < +∞

 

a

 

 

a

 

интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

b

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f (x), x ]− ∞,b],

b

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx = alim→−∞ f (x)dx = const интеграл сходится,

 

 

 

 

 

y=f(x)

 

 

 

 

 

f (x)

- непрерывна на [a,b],

 

 

 

 

 

 

 

 

где − ∞ < a < b

 

−∞

 

 

a

интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

b

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f (x), x ]− ∞,+∞[,

 

c

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

- непрерывна на [a,b],

f (x)dx = f

(x)dx + f

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=f(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где − ∞ < a < b < +∞

−∞

−∞

 

c

 

(−∞<c<+∞)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интеграл сходится, если сходятся оба интеграла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

a

 

c

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f (x),

x [a,b),

b

 

 

b−ε

const интеграл сходится,

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=f(x)

 

 

 

 

 

x = b

-

точка

бесконечного

f (x)dx = lim

f (x)dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрыва

 

 

a

 

ε→0

a

 

интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a b-

 

b

 

x

 

y = f (x),

x (a,b],

b

 

 

b

 

const интеграл сходится,

 

 

 

 

y

y=f(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = a

-

точка

бесконечного

f (x)dx = lim

f (x)dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε→0

 

интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрыва

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a a

b

 

 

 

x

 

y = f (x),

 

 

b

 

c

 

b

 

 

 

 

y

 

 

 

y=f(x)

 

x [a,b], x c, a < c < b

f (x)dx = f (x)dx + f (x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = c

-

точка

бесконечного

a

 

a

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрыва

 

 

интеграл сходится, если сходятся оба интеграла сходятся

 

a

 

 

c

 

 

 

b

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание 1. Если при отыскании предела окажется, что он не существует, то несобственный интеграл типа 1 и 2 называется расходящихся

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx - сходится, 0 ≤ ϕ(x)f (x), x [a,+ ∞ ) ϕ(x)dx - сходится, ϕ(x)dx f

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

dx - сходится f (x)dx - сходится абсолютно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx - расходится, ϕ(x) f (x) 0,

x [a,+ ∞) ϕ(x)dx - расходится

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание 2. Теоремы сравнения имеют место и для всех интегралов типа 1 и 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Функции нескольких переменных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение функции

Графическое изображение

Множество равных уровней

 

 

Предел функции

 

 

 

 

Непрерывность

 

 

 

 

 

D

 

f

 

 

E

 

n = 2 D R2 , P(x, y).

 

 

 

n = 2

z = f (x, y)

 

 

 

lim

 

f (P) = A, если

 

 

 

Функция

 

 

 

U = f (P)

 

P

 

 

 

 

 

U

 

z = f (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y) = C ,

где

C = const -

PP0

 

 

 

 

 

 

называется

непрерывной

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (P)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г = {(x, y),

f (x, y)},

 

Г R3

 

линия уровня

 

 

 

1.

 

определена

в точке P , если:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

некоторой

 

окрестности

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D R , E R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

z=f(x,y)

 

 

1.

f (P)

определена в точке

 

 

 

график функции z

 

= f (x, y)

 

 

 

 

U(P0 ) точки P0 ;

 

 

 

P D U E U = f (P)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P0

и

 

некоторой

 

 

ее

N = (x, y, f (x, y))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ε > 0 δ(ε) > 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

окрестности U(P0 );

 

 

 

 

(функция f

отображает

 

 

 

z

 

z=f(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

lim

f (P);

 

 

 

 

 

множество D на множество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ(P,P ) = PP0

< δ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

PP0

 

 

 

 

 

 

 

E )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

3.

lim

f (P) = f (P0 )

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполняется

 

 

 

 

 

 

 

В частности,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x c1 c2 c3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PP0

 

 

 

 

 

 

 

 

1. D R2 , U = f (x, y).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

(x, y, z)

 

 

 

 

 

f (P)A < ε .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. D R3 , U = f (x, y,z).

 

 

 

D

P

 

 

 

 

 

n = 3 U = f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim U = lim( f (P)f (P0 )) = 0

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание.

Предел

 

ρ→0

 

ρ→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y, z) = C , где C = const - функции

не

зависит

 

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхность уровня

 

 

способа стремления т. P где ρ = ρ(P,P )

= PP0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к т. P0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частные производные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференциал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение

 

 

 

Геометрическое изображение

 

 

 

Определение

 

 

Применение дифференциала к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приближенным вычислениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U = f (x1, x2

,..., xn )

 

 

 

 

z =

f (x, y),

z

,

z

, т. P(x0 , y0 )

 

z = f (x, y) - дифференцируемая

 

 

 

 

 

 

dz

z ,

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

x

y

 

функция в т.

(x

y

 

)

 

 

 

 

 

f (P) f (P0 )+ df (P0 ),

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

, i = 1,2,...,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

В частности, n = 2, z = f (x, y)

 

xi

lim

 

 

i

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = z x +

z y + α x + β y ,

 

 

xi 0 xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P0 (x0 , y0 ), P1(x0 + x, y0 + y)

 

В частности, n = 2 , z = f (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M0

 

 

 

 

 

 

x

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x, y 0 .

 

f (x

 

+

x, y

 

+ y)

 

 

 

 

 

z

 

 

U

 

 

z

 

 

yU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где α,β → 0

при

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

lim

x

 

 

;

 

y

=

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y0

 

 

dz =

z

x +

z

y - главная часть

f0 (x0 , y0 )+ df (x0 , y0 ),

 

 

 

 

 

x 0

x

 

 

 

 

y 0

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание. Частная производная по

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приращения – дифференциал

 

 

 

 

 

 

z

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

df (x0 , y0 ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P0

 

 

 

 

 

 

 

переменной

 

 

 

 

 

находится

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = dx

 

 

z

z

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +

y

 

 

правилам

 

 

 

дифференцирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = dy

dz =

 

 

dx +

dy

 

 

 

 

 

 

x P

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

функции одной переменной, причем,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

остальные

 

 

 

 

 

 

 

переменные

 

 

z

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рассматриваются как постоянные.

 

 

 

 

 

= tgα ;

 

= tgβ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

0

 

 

 

y

M0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных (n=2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сложные функции и их дифференцирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неявно заданные функции и их

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дифференцирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = f (x, y),

 

= x(t), y = y(t)

 

x t

dz

 

z

 

dx

z

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение

F(x, y, z) = 0

определяет неявное

1.

z = f (x(t), y(t))., где x

. z

y t

dt

=

x

 

dt

+ y

 

dt

- полная производная

 

задание

функции

 

z = z(x, y)

 

 

переменных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U z

z x

 

x

y

 

 

x и y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = f (x, y),

 

 

x = x(U,V ), y = y(U,V ),

 

x

 

V U

 

=

x

U

+

y

 

U ,

 

 

z

= −

Fx(x, y, z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

z = f (x(U,V ), y(U,V )).

, где

z

 

 

U

z

 

 

z

 

x

 

 

z

 

y

 

 

x

Fz(x, y, z) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

V V

 

=

x

V

+

y

V .

 

 

z

= −

Fy(x, y, z)

, где F

(x, y, z) 0

 

 

 

 

z = f (x, y),

 

 

 

 

 

 

z

 

z dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fz(x, y, z)

 

 

 

 

= y(x)

 

x

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

z = f (x, y(x)) где y

z

y x

dx

=

x +

y

dx

- полная производная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения дифференциального исчисления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экстремум функции 2-х переменных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Касательная плоскость и нормаль к поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимые условия

 

 

Достаточные условия

z

 

 

 

 

 

 

n

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение

 

 

 

 

 

 

существования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существования экстремума

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

экстремума

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

M0

 

 

 

 

fx(x, y) = 0

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

′′

(x0

, y0 ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=f(x,y)

 

 

 

P0 (x0 , y0 )

 

 

fxx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

f

(x, y)

= 0

 

-

 

 

 

 

′′

(x0

, y0 ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =

 

′′

(x0

, y0 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стационарная

 

 

точка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f yy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функции f (x, y).

 

 

 

 

 

 

= AC B2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) z = f (x, y)

- уравнение

 

 

 

 

y

 

 

Замечание.

 

Экстремум

1.

 

> 0

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

x

P0

V(P0 )

 

 

 

возможен и в тех точках,

а) A < 0 (x0 , y0 ) -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхности

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

α : z z0

= fx(x0 , y0 )(x x0 )+ f y(x0 , y0 )(y y0 ) -

 

 

 

 

 

 

 

где хотя бы одна из

т. max

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

частных

производных

не

 

 

 

 

 

 

уравнение касательной плоскости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существует

 

 

 

 

 

 

б)

A > 0 (x0 , y0 ) -

 

x x0

 

=

 

 

y y0

= z z0

 

уравнение нормали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l :

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т. min

 

 

 

 

 

 

fx(x0, y0 )

 

fy(x0, y0 )

 

 

1

 

 

к поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

в

точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

< 0

 

 

2) F(x, y, z)= 0

 

- уравнение поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

z=f(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x0 , y0 )

 

 

 

 

нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

экстремума

 

 

 

α : Fx(x0 , y0 , z0 )(x x0 )+ Fy(x0 , y0 , z0 )(y y0 )+

 

 

P0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

= 0

 

-

требуются

+ Fz(x0 , y0 , z0 )(z z0 ) = 0 - уравнение кас. плоскости

x

 

V(P0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дополнительные

 

x x0

 

 

) =

y y0

 

 

 

z z0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l : F

 

 

 

 

 

 

 

) -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

условия

 

 

 

 

 

(x

0

, y

0

, z

0

F(x

0

, y

0

, z

0

)

= F(x

0

, y

0

, z

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

y

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнение нормали к поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Задачи о массе фигуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямой

 

 

 

Изогнутый

 

Плоская

 

 

 

Изогнутая

 

 

 

Тело R

 

 

стержень [a,b]

 

стержень L

пластина D

 

 

пластина Q

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

Фигура

 

 

 

 

z

 

 

 

y

 

 

 

 

 

P

Q

 

 

 

P

dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 a

dx

b

x

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

y

 

 

 

 

 

x

 

L

0

D

 

x

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность

γ = f (x)

 

 

γ = f (x, y, z)

 

γ = f (x, y)

 

 

γ = f (x, y, z)

 

γ = f (x, y, z)

γ = f (P)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элемент

 

= x

 

 

 

 

µ = l

 

 

= s

 

 

 

 

= q

 

 

 

 

µ = V

меры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dµ = dx

 

 

 

 

dµ = dl

 

 

dµ = ds

 

 

 

 

dµ = dq

 

 

 

 

dµ = dV

µ = dµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элемент

dm = f (x)dx

 

dx = f (x, y, z)dl

dm = f (x, y)ds

dm = f (x, y, z)dq

dm = f (x, y, z)dV

массы

 

dm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

m = ∫∫ f (x, y, z)dl

m = ∫∫ f (x, y)ds

m = ∫∫ f (x, y, z)dq

 

m = ∫∫∫ f (x, y, z)dV

Масса m

m = f (x)dx

 

 

фигуры

 

a

 

 

 

 

L

 

 

D

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.Криволинейный интеграл по длине дуги

 

 

 

 

 

 

n

 

 

z

 

 

 

 

 

x = x(t),

 

 

 

 

 

f (x, y, z)dl =

 

f (P)dl =

lim

f (Pi )

li

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

max li 0 i=1

 

 

 

 

 

 

 

L :

y = y(t),

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

= z(t),

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= f (x(t), y(t), z(t))

Геометрический смысл

 

 

0

 

 

 

y

 

z

 

 

 

 

 

x

 

 

tA t tB

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y)dl

 

 

 

 

 

 

dl = x&2 + y& 2 + z&2 dt

 

 

 

 

x&2 + y& 2 + z&2 dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

y

 

 

L : y = y(x)

 

 

 

 

 

f (x, y)dl =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z=f(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

a x b

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= f

(x, y(x)) 1+ [y] dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dl =

 

 

] dx

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

a

 

0

b

 

1+ [y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

y

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

dl

 

 

 

 

 

 

 

A

L :ρ = ρ(ϕ)

 

 

 

 

 

f (ϕ,ρ)dl =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

P(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

ϕ1 y ≤ ϕ2

 

 

ϕ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

=

f (ϕ,ρ(y)) ρ2 + [ρ′ϕ ]2 dϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

0

 

 

 

 

dl = ρ

2

 

2

dϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ [ρ′ϕ ]

 

ϕ1

 

 

 

 

 

f (x, y)dl = Sцил. повти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

12. Системы координат

Декартовы координаты

 

Полярные координаты и их связь с

 

 

 

 

 

Цилиндрические координаты

Сферические координаты и их связь с

 

 

 

декартовыми

 

 

 

 

 

 

 

декартовыми

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

z

 

 

Mz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(x,y,z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M( ,

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(r, ,z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M( , ,z)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

My

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

i

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

N

Mx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ =

 

OM

 

; 0 ≤ ρ ≤ ±∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ =

ON

=

прпл.xoy OM

 

r =

OM

; 0 z < +∞

 

 

 

x = прox OM

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ = (Oρ, OM ); 0 < ϕ ≤ 2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ≤ ρ < ±∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = прoy OM

 

 

 

 

 

 

 

 

(− π < ϕ ≤ π)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ = (OX, ON) ; 0 ≤ ϕ < 2π

 

 

 

 

 

z = прoz OM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ = (OX , ON) ; 0 ≤ ϕ < 2π

 

(− π < ϕ ≤ π)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(− π < ϕ ≤ π)

 

 

 

 

 

 

R

R

 

 

R

(x, y, z) -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OM = xi

+ yj

+ zk =

 

 

 

 

 

 

 

z = прoz OM ; − ∞ ≤ z ≤ +∞

θ = (OZ, OM ) ; 0 ≤ θ ≤ π

радиус - вектор точки M(x, y, z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = r cosϕsin θ

 

x = ρ cosϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = r sin ϕsin θ

 

OM

= x2 + y2 + z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = ρsin ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = r cosθ

α = (OM, OX ) , β = (OM, OY)

 

 

 

 

 

x2 + y2 = ρ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 = x2 + y2 + z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ = x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ = (OM, OZ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

tgϕ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosα =

 

 

 

; cosβ =

;

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OM

 

OM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ϕ =

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos γ =

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosϕ =

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

2

α + cos

2

β + cos

2

γ = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Двойной интеграл

 

 

 

 

Геометрический смысл

y

 

y=y2(x)

 

 

 

 

 

 

∫∫ f (P)ds = ∫∫ f (x, y)dxdy =

 

∫∫ f (x, y)dS

 

 

D

D : a x b,

 

D

 

 

 

 

D

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2 (x)

 

 

 

n

 

 

 

y1 (x)y y2 (x)

 

b

∫∫ f (P)ds =

lim

f (Pi )

Si

 

 

 

= dx f (x, y)dy

 

 

 

 

D

 

max Si 0

i=1

 

 

 

y=y1(x)

 

a

y1 (x)

 

 

 

 

 

 

 

z

z=f(x,y)

 

 

 

 

 

 

a

b

x

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

x=x (y)

 

 

∫∫ f (P)ds = ∫∫ f (x, y)dxdy =

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

D

D :c y d ,

D

 

D

 

 

 

 

 

 

 

d

x2 (y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1(y)x x2 (y)

 

= dy f (x, y)dx

 

 

 

 

c

 

 

x=x2(y)

 

c

x1 (y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

y

 

= 2(

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

D

 

 

∫∫ f (P)ds = ∫∫ f (ρ,ϕ)ρdρ dϕ =

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

D : ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2 ,

 

 

 

 

 

 

D

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x, y)ds = V

 

 

 

 

 

ϕ2

ρ2 (ϕ)

∫∫

 

 

 

 

ρ1(ϕ)≤ ρ ≤ ρ2 (ϕ)

 

 

 

 

 

 

= dϕ f (ρ,ϕ)ρdρ

 

цил.тела

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

= 1( )

 

ϕ1

ρ1(ϕ)

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Тройной интеграл

 

 

 

Поверхностный

 

 

z

 

 

z=z2(x,y)

z

 

r=r2( , )

 

 

 

 

 

 

 

интеграл I рода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

Q

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=z1(x,y)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

r=r1( , )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

y

0

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

x

D

 

 

x

1

 

 

x

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫ f (P)dV =

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

lim f (Pi ) Vi

 

 

 

∫∫ f (P)dq =

lim

f (Pi

) qi

 

R

 

max

Vi 0 i=1

 

 

 

 

Q

max qi 0

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q : z = z(x, y)

 

R : z1(x, y)z z2 (x, y) R : z1(ρ,ϕ)z z2 (ρ,ϕ)

R : ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2

где (x, y) D

 

где (x, y) D

 

 

где (ρ,ϕ) D

θ1(ϕ)≤ θ ≤ θ2 (ϕ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1(ϕ,θ)≤ θ ≤ r2 (ϕ,θ)

∫∫ f (x, y, z)dq =

 

∫∫∫ f (x, y, z)dV =

 

∫∫∫ f (ρ,ϕ, z)dV =

∫∫∫ f (r,ϕ,θ)dV =

Q

 

 

 

R

z2 (x,y)

 

 

R

z2 (ρ,ϕ)

R

 

θ2 (ϕ)

= ∫∫ f (x, y, z(x, y))

 

 

 

 

 

ϕ2

 

 

= ∫∫ds

f (x, y, z)dz

= ∫∫ds

f (ρ,ϕ, z)dz

= dϕ sin θdθ

Q

 

 

 

1+ (zx )2 + (zy )2 ds

 

D

z1(x,y)

 

 

D

z1(ρ,ϕ)

ϕ1

 

θ1(ϕ)

 

 

 

 

 

 

 

r2 (ϕ,θ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 f (r,ϕ,θ)dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1(ϕ,θ)

 

 

15

 

 

 

15. Приложения интегралов по фигуре в геометрии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрическая величина

Геометрическая иллюстрация

Дано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(x)

 

 

а) L : y = f (x),

a x b

 

 

b

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

L

B

 

или

 

 

 

 

l =

1+ ( f (x))2 dx =

1+ (ϕ′(у))2

 

 

 

 

 

 

L: x = ϕ(y), a y b

 

 

a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

б) L :ρ = ρ(ϕ), ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2

 

l =

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = dl

ρ (ϕ)+ (ρ (ϕ)) dϕ

 

 

Длина дуги L

 

0

a

b (y,

)

 

 

 

 

 

ϕ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

в) L : x = x(t),

 

 

 

L

 

β

(x(t))2 + (y(t))2 dt

 

 

 

 

 

 

 

α ≤ t ≤ β

l =

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = y(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = x(t),

 

 

 

 

 

β

 

 

2

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

α ≤ t ≤ β

 

l = (x(t))

+ (y(t))

+ z(t)

 

 

 

 

 

y

 

г) L : y = y(t),

 

 

 

 

dt

 

 

x

A

 

 

z = z(t)

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(x)

 

 

 

 

 

 

b

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) L: y = f (x), a x b

 

 

S = y dx

S = f (x)dx = F(b)F(a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

D

 

 

б) L : x = ϕ(y), a y b

S = x dy

S = ϕ(y)dy = Ф(b)Ф(a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

в) L : x = x(t), α ≤ t ≤ β ,

b

 

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь плоской

0

 

a

b

(y)

y = y(t)

 

 

 

S = y dx

S = y(t) x(t)dt

 

 

 

 

 

фигуры D

 

где a = x(α), b = x(β)

a

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

L2

 

г) L1 : y = f1(x), L2 : y = f2(x)

 

 

 

 

 

 

b

f2 (x)

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) y f

 

(x)

 

S = ∫∫dxdy = dx

dy = ( f2 (x)f1 (x))dx

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

D

 

 

D : 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1 (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a x b

 

 

S = ∫∫ds

 

D

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ2

ρ2 (ϕ)

 

 

 

 

 

 

L1

 

д) D :ρ1(ϕ) ≤ ρ ≤ ρ2(ϕ)

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = ∫∫ρdρdϕ = dϕ ρdρ

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

a

b

x

 

 

 

 

 

D

 

 

 

ϕ1

ρ1

(ϕ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь поверхности Q

 

 

 

 

 

Q : z = f (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

S = ∫∫dq

S = ∫∫ 1+ ( fx(x, y)) + ( fx(x, y)) dS

 

 

 

 

 

 

Dxy - проекция Q на XOY

 

 

 

 

 

y

D

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В частности:

z

 

 

Q

Q : z = f (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ : 0 z f (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

а) площадь

 

 

 

 

S =

Z dl

S = f (x, y)dl =f [x, y(x)]

1+ (y(x))

2

 

 

 

 

 

L : y = y(x) XOY , a x b

dx

 

 

 

 

 

цилиндрической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

L

 

a

 

 

 

 

 

поверхности σ

 

 

 

y

направляющая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

L

 

 

цилиндрической поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(x)

 

 

 

 

 

= 2π

 

b

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

L : y = f (x), a x b

Sox

ydl

Sox = 2π

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ ( f (x)) dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

a

 

 

 

 

 

 

 

б) Площадь поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тела вращения

a

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2π

 

ϕ(y)

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

(y)

L : x = ϕ(y), c y d

Soy

xdl

Soy = 2π

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ (ϕ (y)) dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

Q1

Q1 : z = f1(x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2 (x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

Q2 : z = f2 (x, y)

V = ∫∫∫dV

 

 

 

 

 

 

 

Объем тела R

 

 

 

V = ∫∫dS

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

R : f1(x, y) z f2 (x, y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

R

 

 

Dxy

f1(x,y)

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

Dxy - проекция тела на XOY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В частности:

z

 

 

z=f(x,y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q : z = f (x, y)

V = ∫∫zdS

V = ∫∫ f (x, y)dS

 

 

 

 

 

а) объем

 

 

 

 

R : 0 z f (x, y)

 

 

 

 

 

цилиндрического тела

0

 

 

 

 

 

 

Dxy

 

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dxy - основание тела

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(x)

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L : y = f (x), a x b

Vox = πy2dx

Vox = πf 2 (x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

б) объем тела вращения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

(y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L : x = ϕ(y), c y d

Voy = πx2dy

Voy = πϕ2 (y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

16. Приложение интегралов по фигуре в механике

фигура

 

y

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

y2(x)

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мено-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y1(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вание ве-

 

a

 

 

 

 

b x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

b

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

личины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Масса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

физической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фигуры

 

m = f (x, y)dl

 

 

m = f (x, y,z)dl

m = ∫∫ f (x, y, z)ds

 

 

m = ∫∫∫ f (x, y, z)dv

 

m = ∫∫ f (x, y, z)dq

m = f (p)dµ

 

 

 

 

 

 

Ф

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ = f (p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Мера

 

 

 

 

l = dl

 

 

 

 

 

 

 

 

l = dl

 

 

 

 

 

SD = ∫∫ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V = ∫∫∫dv

 

 

Sповти = ∫∫dq

фигуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ = f (p)= 1

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mox = γy dt

M XOY

 

 

= γxdl

 

 

M ox

= ∫∫γy ds

 

M xoy

 

 

= ∫∫∫γz dv

M xoy

= ∫∫γz dq

3.

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

Moy = γx dt

 

 

 

 

 

 

 

 

= γydl

 

 

 

 

 

= ∫∫γx ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∫∫∫γy dv

 

 

 

 

 

 

 

 

Статический

M XOZ

 

 

 

 

M oy

 

M xoz

 

 

M xoz

= ∫∫γy dq

момент M

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

γ = f (p)

 

 

 

 

 

 

 

M XOZ

 

 

=

γz dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M yoz

=

∫∫∫

γxdv

M yoz

= ∫∫γx dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ xdl

 

 

 

 

 

 

γ xdl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γx ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫γxdv

 

 

 

∫∫γxdq

 

 

 

xC

=

 

L

 

 

xC =

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xC =

 

D

 

 

 

xC =

 

 

 

R

 

 

 

 

 

x

 

=

Q

 

 

 

 

 

 

γ dl

 

 

γ dl

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γ ds

 

 

 

 

∫∫∫γ dv

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γ dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

Координаты

 

 

 

 

γ ydl

 

 

 

 

 

 

γ уdl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γy ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫γy dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γydq

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

=

L

 

y

 

 

=

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

=

D

 

 

y

 

 

 

 

=

R

 

 

 

 

 

yC =

Q

 

 

 

 

центра

C

γ dl

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

∫∫γ ds

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫γ dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γ dq

 

 

тяжести

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ = f (p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ zdl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫γz dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γz dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

C

 

=

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

C

 

=

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫γ dv

 

zC =

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫γ dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ox

= γ y2dl

ox

 

= γ(y2 + z2 )dl

ox

 

= ∫∫γy2ds

 

ox

 

= ∫∫∫γ(y2 + z2 )dv

ox

= ∫∫γ(y2 + z2 )dq

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

oy

= γ x2dl

oy

 

= γ(z2 + x2 )dl

oy

 

= ∫∫γx2ds

 

oy

 

= ∫∫∫γ(z2 + x2 )dv

oy

= ∫∫γ(z2 + x2 )dq

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

= γ (x2 + y2 )dl

 

 

 

 

= γ(x2 + y2 )dl

0 = ∫∫γ(x2 + y2 )ds

 

 

 

 

 

= ∫∫∫γ(x2 + y2 )dv

 

 

 

 

 

 

 

 

0

oz

 

oz

 

oz

= ∫∫γ(x2 + y2 )dq

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xoy

= γ z2dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xoy

 

= ∫∫∫γz2dv

 

 

 

 

 

 

 

5. Момент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xoy

= ∫∫

γz

2

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

инерции

 

 

 

 

 

 

 

xoz

=

 

γ y

 

 

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫

 

2

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

γ = f (p)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xoz

 

=

γy dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

xoz

= ∫∫

γy

2

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

yoz

=

L

γ x

 

 

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫

 

2

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yoz

 

=

 

 

 

 

γx dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

yoz

= ∫∫γx dq

 

 

 

 

 

 

 

 

0 =

γ(x

2

 

+ y

2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

=

 

∫∫∫

γ(x2 + y2 +

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ z

2

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

0 = ∫∫γ(x2 + y2 +

 

 

 

 

 

 

 

 

+ z2 )dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

+ z2 )dq

18

19

17. Скалярное поле (стационарное)

Характеристики скалярного поля, заданного функцией U = U(x, y, z) или U = U(x, y)

 

 

Понятие

 

Определение и

Геометрическая иллюстрация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обозначение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скалярное

 

Скалярным полем называется часть пространства, каждой точке M(x, y, z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поле

 

которого соответствует скаляр (т. е. число) U = U(M ) = U(x, y, z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

линии

 

z поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уровня

 

уровня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г. м. т., в которых U(M )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение линии уровня:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимает постоянное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Линия, поверхность

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U(x, y) = C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение поверхности уровня

 

 

 

 

 

уровня

 

U(M ) = C ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U(x, y,z) = C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = const .

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскопараллельное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эквипотенциальное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поле

 

 

 

 

поле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

единичный вектор

 

 

 

u(M0)

=

u(M0)

α +

u(M0)

cosβ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

l

0

 

(направление)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Производная по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

n0 - нормаль к U(M)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(M0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

направлению

 

=

 

U

 

M0

 

 

 

U(M) - поверхность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

cosγ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

0

= {cosα,cosβ,cos

γ}

l

lim

 

 

 

 

 

уровня, про-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l0 l

l

0

 

 

 

 

ходящая через

 

 

 

 

В частности, если U = U(x, y), то

 

 

 

 

 

в т. M0(x0, y0,z0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точку M0

 

 

 

 

u(M0)

 

 

 

u(M0)

 

 

 

 

 

u(M0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

cosα +

sinα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gradU(P ) – вектор,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(M

0

) R

 

u(M

0

)

 

R

 

u(M

0

) R

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gradU(M

 

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i +

 

 

 

 

 

 

 

j +

 

 

 

 

k.

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

gradU(M0 )

 

0

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

направленный по нормали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В частности, если U = U(x, y), то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n0 к эквипотенциальной

 

 

 

 

 

n0 - единичный вектор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Градиент поля

 

поверхности, проходящей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(M

 

) R

 

 

u(M

 

)

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нормали к U(M)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

через точку M в сторону

 

 

M0

 

 

 

gradU(M0) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i +

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

в т. M0(x0, y0,z0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

в точке M0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

возрастания функции

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

gradU(M

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U(M )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

n0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- единичный вектор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

gradU(M0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нормали к U(M )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]