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

Chast_8_Teoria_polya

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
2.2 Mб
Скачать

Вариант 24

Задача 1.24. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

yz

u

 

 

 

 

, I 2i k , M (4,1, 2).

 

 

x

 

 

 

y

y

 

 

Задача 2.24. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

 

 

 

y

3

 

 

4z

3

 

xy

2

 

 

 

 

 

 

 

в точке М, где v 9

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

2x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, u

 

, M

,2,

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

3

 

z3

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.24. Найти векторные линии в векторном поле a ,a 9zi 4xk. Задача 4.24. Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой данными поверхностями),

 

 

2

 

2

y

2

z

2

1,

P : z 0 (z 0).

a (x xy)i (y x

 

) j zk , S : x

 

 

 

Задача 5.24.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

P : x 2y z / 2 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a xi 4 yj 5zk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.24.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

P : x / 2 y / 4 z / 3 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a xi 2 yj 2k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.24.

 

 

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

: z

2

x

2

y

2

, z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

a (

 

z 1 x)i

(2x y) j (sin x z)k ,

 

 

 

Задача 8.24.

 

 

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

S : z 2 4(x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

), z 4(x

2

y

2

).

a (2x y) j (y 2z)k ,

 

 

 

 

Задача 9.24.

 

 

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

S : z 1 x y, x 0, y 0, z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a x

 

i ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10.24. Найти работу силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F xyi ,

L : y sin x ,

M( ,0), N (0,0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

11.24.

 

 

Найти

циркуляцию

векторного

поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

 

 

2

k ,

Г : x cost, y sin t, z sin t.

 

 

 

 

 

a xyi xj y

 

 

 

 

 

 

Задача 12.24. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

Г : x2 y2 z 2 9, x2 y2 1(z 0).

a yi xj 3z2k ,

100

Вариант 25

Задача 1.25. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по

направлению вектора I.

u xy 9 z 2 , I 2i 2 j k , M (1,1,0).

Задача 2.25. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

в точке М, где

 

 

 

 

3y

2

 

 

 

1

 

2

 

1

 

 

2x2

2z 2 , u

v

 

 

 

 

 

6

 

, M 1,

 

,

 

 

.

 

 

 

 

xy2 z

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

6

 

Задача 3.25. Найти векторные линии в векторном поле a ,a xi zk. Задача 4.25. Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой данными поверхностями),

 

 

 

2

y

2

z

2

1,

P : z 0 (z 0).

a (x z)i yj (z x)k , S : x

 

 

 

Задача 5.25.

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a xi yj zk , P : 2x 3y z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.25.

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P : 2x 8y z / 3 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 9 xi 2 yj 8k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.25.

 

Найти поток векторного поля

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

4z)k ,

S : x y 2z 2, x 0, y 0, z 0.

a (5x 6y)i (11x

 

2 y) j (x

 

Задача 8.25.

 

Найти поток векторного поля

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z)k , S

2

y

2

1, z 4 x y, z 0.

a (2y 3z)i (3x 2z) j (x y

 

 

 

Задача 9.25.

 

Найти поток векторного поля

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

( y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

1, z 0, z 2.

a

 

xz)i (yx z) j ( yz x)k ,

 

 

 

Задача 10.25. Найти работу

 

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2

 

 

 

 

L : y

2x

2

,

 

M(0,0), N (1,2).

 

 

 

 

F (xy

 

)i xj,

 

 

 

 

 

 

 

Задача

11.25.

 

Найти

циркуляцию

векторного поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

 

2

 

 

 

Г : x 2cost, y 3sin t, z 4cost 3sin t 3.

a xi z

 

j yk ,

 

Задача 12.25. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a y i xj 2zk ,

 

 

Г : x

 

 

 

0, z 2.

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

Вариант 26

Задача 1.26. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

u 2

x y y arctg z,

I 4i 3k , M (3, 2,1).

Задача 2.26. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

в точке М, где

v x2

9y 2

6z 2 ,

1

 

1

1

 

u

 

, M 1,

 

,

 

 

.

xyz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

6

 

Задача 3.26. Найти векторные линии в векторном поле a ,a 5zi 7xk. Задача 4.26. Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой данными поверхностями),

 

 

 

2

)k ,

S : x

2

y

2

z

2

1,

P : z 0 (z 0).

a xi (y yz) j (z y

 

 

 

 

Задача 5.26.

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2xi yj zk , P : 2x 3y z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.26.

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P : x / 3 2y z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 7 xi (4y 1) j 2 zk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.26.

Найти поток векторного поля

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y

2

z

2

 

(e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

z

2

, z 1, z 3.

a

 

 

6x)i

 

2y x) j (x y z)k , S : x

 

 

 

Задача 8.26.

Найти поток векторного поля

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

2y, z

x

2

y

2

, z 0.

 

 

 

a 2xi zj (x y)k ,

 

 

 

 

 

 

 

Задача 9.26.

Найти поток векторного поля

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

S : z x

2

y

2

, z 1, x 0, y 0

(первый октант).

a yi y

 

j yzk ,

 

 

Задача 10.26. Найти работу

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F xi yj,

L : отрезок MN ,

 

M(1,0), N (0,3).

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

11.26.

Найти

 

циркуляцию

векторного поля

 

a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z x) j (x y)k ,

 

Г : x 2cost, y 2sin t, z 3(1 cos t).

a ( y z)i

 

Задача 12.26. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г : x2 y2

z 2 25, z 4.

 

 

 

 

 

 

 

a x2

i

yzj 2zk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

102

Вариант 27

Задача 1.27. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

u z 2

 

 

 

2 arctg (x y), I

i

2 j 2k , M (1,2, 1).

Задача 2.27.

в точке М, где

Задача 3.27.

Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2 2

 

3 3

 

 

 

1

3

v

 

 

 

 

u

, M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

, 2,

 

.

 

 

2x

y

2z

 

y 2 z3

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

Найти векторные линии в векторном поле a ,a 7 yj 14zk.

Задача 4.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой

данными поверхностями),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

z

2

1, P : z 0 (z 0).

 

 

 

 

a (x y)i (x y) j zk , S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 5.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2xi 3yj zk , P : 2x 3y z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P : 2x y / 2 z / 3 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 6 xi 3 yj 10k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

a

 

(x z)i

 

 

 

 

(xz y) j (xy 2)k , S

: x

 

 

y

 

 

z

 

 

4x 2y 4z 8.

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 8.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S : z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

2

y

2

1, z 0, x

2

y

2

1/ 4.

a (2y 15x)i (z y) j (x 3y)k ,

 

 

 

 

 

Задача 9.27.

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

k ,

2

y

2

1 z, z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a yi 2zyj 2z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10.27. Найти работу

 

 

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (xy x)i

 

 

 

 

j,

L : y 2

 

 

x,

M(0,0), N (1,2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

11.27.

 

 

 

Найти

 

циркуляцию векторного поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2zi

xj x

 

k ,

Г : x

 

 

 

 

cost, y

 

 

 

 

sin t, z 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 12.27. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

2k , Г : z 4(x2 y 2 ) 2, z 6.

 

 

 

 

 

 

 

a y i 2xj z

 

 

 

 

 

 

 

103

Вариант 28

Задача 1.28. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

u ln(x2

 

 

 

y2 ) xyz, I

i

j 5k , M (1, 1,2).

Задача 2.28. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

в точке М, где

4 2

2

1

 

 

 

1

1

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

, u x2 yz, M

2,

 

,

 

 

 

.

x

9y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3z

 

 

3

6

 

 

Задача 3.28. Найти векторные линии в векторном поле a ,a 2zi 6zk. Задача 4.28. Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой данными поверхностями),

 

2

 

 

2

)k ,

S : x

2

y

2

z

2

9,

P : z 0 (z 0).

a (x xz

 

)i yj (z zx

 

 

 

 

Задача 5.28.

 

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2xi 3yj 4zk , P : 2x 3y z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.28.

 

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ( 1)xi 2 yj (1 z)k , P :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: z

2

9(x

2

y

2

), z 3.

a (3yz x)i (x

 

 

y) j (6z 1)k , S

 

 

 

 

 

Задача 8.28.

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

1, z x

2

y

2

, z 0.

a (y z)i (x 2y z) j xk ,

 

 

 

 

 

 

Задача 9.28.

 

 

 

Найти поток векторного поля

 

 

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

S : x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

2

k ,

2

y

2

z

2

 

 

 

 

 

 

 

 

z 0 (z 0).

 

 

 

 

 

 

2,

 

 

a 2xyi 2xyj

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10.28. Найти работу

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L : x2

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F xi yj,

 

 

1 (x 0, y 0),

M(1,0), N (0,3).

 

 

Задача

11.28.

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти

 

 

циркуляцию

 

 

векторного

поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

3z

2

 

 

 

 

 

Г : x cost, y 4sin t, z 2cost 4sin 3.

a xi

 

j yk ,

Задача 12.28. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k , Г : x2 y 2 4, 2x 3y 2z 1.

 

 

a 3zi 2yj 2y

 

 

104

Вариант 29

Задача 1.29. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

 

x

 

 

 

 

u xy

, I

5i

j

k , M ( 4,3, 1).

 

z

Задача 2.29. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

 

x

3

 

 

y

3

 

 

8z

 

3

 

y

2

z

3

 

 

 

 

 

 

 

 

в точке М, где v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, u

 

 

, M

2, 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

3

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.29. Найти векторные линии в векторном поле a ,a 4xi zk. Задача 4.29. Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой данными поверхностями),

 

 

 

2

y

2

z

2

4,

P : z 0 (z 0).

a (x y)i (y x) j zk , S : x

 

 

 

Задача 5.29.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

P : x 2y 3z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

a xi 9 yj 8zk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.29.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

xi yj (4 2z)k ,

P : x

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.29.

 

 

Найти поток векторного поля

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S : x 2y 3z 6, x 0, y 0, z 0.

a

( yz 2x)i (sin x y) j (x 2z)k ,

Задача 8.29.

 

 

Найти поток векторного поля

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

S : z x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y

2

, z 2y.

 

 

a (3x y z)i 3yj 2zk ,

 

 

 

 

Задача 9.29.

 

 

Найти поток векторного поля

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

: x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

2

 

 

3

k / 3,

S

2

y

2

 

z

2

1, z 0 (z 0).

a

y

xi

 

yj z

 

 

 

 

 

Задача 10.29. Найти работу

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L : y x3 ,

M(0,0), N (2,8).

 

 

 

 

 

F yi

xj,

 

 

 

 

 

 

Задача

11.29.

Найти

циркуляцию

 

векторного поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

 

2

 

 

 

Г : x 3cost, y 4sin t, z 6cost 4sin 1.

a xi 2z

 

j yk ,

 

Задача 12.29. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г : x2 y 2 1, z 2.

 

 

a (x y) i xj 6k ,

 

 

105

Вариант 30

Задача 1.30. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

 

 

 

 

 

 

 

u ln(x

y2

 

z 2 ), I

2i

j

k , M (1, 3,4).

Задача 2.30. Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

в точке М, где

Задача 3.30.

 

3x3

2

2

y3

 

 

 

 

x2 z

 

 

2

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

3z3,

v

 

 

 

 

 

8

u

 

, M

 

,

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

y3

 

3

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти векторные линии в векторном поле a ,a 5zi 7yk.

Задача 4.30.

Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой

данными поверхностями),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

, S : x

2

y

2

z

2

9,

P : z 0 (z 0).

a (x xy

 

 

)i ( y yx

 

) j zk

 

 

 

 

 

Задача 5.30.

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 8xi 11yj 17zk , P : x 2y 3z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6.30.

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 7 xi 4 yj 2(z 1)k

, P

:

 

 

 

 

 

 

z 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7.30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(e

x

z)k , S

: x

2

y

2

z

2

2y.

 

 

a (8x 1)i (zx 4y) j

 

 

 

 

 

 

 

Задача 8.30.

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

, S : y 2x, y 4x, x 1, z y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

, z 0.

a (x y)i (y z) j (z x)k

 

Задача 9.30.

Найти поток векторного поля a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S : x

2

y

2

z

2

,

z 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

a xi 2yj yzk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10.30. Найти работу

 

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x2

y 2 )i (x2

y 2 ) j,

 

 

L :

 

 

 

 

 

 

1 ( y 0),

M(3,0), N (-3,0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

11.30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти

 

 

циркуляцию

векторного поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

x

2

y

3

 

 

 

 

 

Г : x 2cos t, y 2sin t, z 4.

 

 

 

a

 

 

 

i 4 j xk ,

 

 

 

 

Задача 12.30. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г : x2 y2

z 2

0, z 3.

 

 

 

 

 

a 4 i 3xj 3xzk ,

 

 

 

 

 

 

106

Вариант 31

Задача 1.31. Найти производную скалярного поля u(x,y,z) в точке М по направлению вектора I.

u x2

 

 

arctg(y z), I

3 j 4k , M (2,1,1).

Задача 2.31.

в точке М, где

Задача 3.31.

Найти угол между градиентами скалярных полей u(x,y,z) и v(x,y,z)

 

3x3

2

2

y3

 

 

 

 

x2 z

 

 

2

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

3z3,

v

 

 

 

 

 

8

u

 

, M

 

,

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

y3

 

3

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти векторные линии в векторном поле a ,a 9zj 4yk.

Задача 4.31.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть поверхности S,

вырезаемую плоскостью P (нормаль внешняя к замкнутой поверхности, образуемой

данными поверхностями),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z y)k , S

: x

2

y

2

z

2

9, P : z 0 (z 0).

a xi (y z) j

 

 

 

 

Задача 5.31.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости Р,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

xi 2 yj zk , P : x 2y 3z 1.

 

 

 

 

 

Задача 6.31.

 

 

Найти поток векторного поля a через часть плоскости P,

расположенную в первом октанте (нормаль образует острый угол с осью Oz),

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

z

 

 

a 5 xi (1 2y) j 4 zk , P :

 

4y

 

 

z 1.

2

3

Задача 7.31.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти поток векторного поля a через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

a (2y 5x)i (x 1) j (2 xy 2z)k , S : 2x 2y z 4, x 0, y 0, z 0.

Задача 8.31.

Найти поток векторного поля

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S : z 8 x

2

y

2

, z x

2

y

2

.

 

 

 

a (x z)i yk ,

 

 

 

 

 

 

 

Задача 9.31.

Найти поток векторного поля

a

через замкнутую поверхность S

(нормаль внешняя).

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y

2

z

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

y

2

1,

z 0, z 1.

a

 

 

)i (xy y

 

) j (xz z)k , S :

 

 

Задача 10.31. Найти работу

силы F при перемещении вдоль линии L от точки М к

точке N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L : x 2 y 2

 

4 ( y 0),

M(2,0), N (-2,0).

F (x y)i j,

 

Задача

11.31.

Найти

циркуляцию векторного поля a вдоль контура Г (в

направлении, соответствующем возрастанию параметра t).

 

 

y

 

 

 

 

Г : x 2cost, y 2sin t, z 1 2cost 2sin t.

a

 

 

i

3 j xk ,

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 12.31. Найти модуль циркуляции векторного поля a вдоль контура Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

Г : x2

y2 z 2 9, x2

y 2

9.

 

a yzi xzj xyk ,

 

107

9. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ФОРМУЛЫ

ТЕОРИЯ ПОЛЯ

 

 

Cкалярное поле

 

 

u u(x, y, z) , где u(x, y, z)

-

 

 

 

 

скалярная функция, называемая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функцией поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производная по направлению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производная скалярного поля u(x, y, z) в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точке P(x, y, z) по направлению вектора

 

u

 

u

cos

u

cos

u

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l (обозначение

u

):

 

l

 

 

 

x

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

определяет скорость изменения поля в направлении вектора l .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

u

 

 

u

 

 

 

 

 

Градиент скалярного поля

 

 

 

grad u

 

 

 

i

 

 

j

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

оператор Гамильтона, или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

символический вектор “набла”

i

 

j

 

k

 

 

 

 

 

;

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

y

 

 

z

x

 

 

 

y

y

Выражение вида u(x, y, z) понимается как результат действия оператора на

соответствующую функцию: grad u u .

Правила действий с оператором «набла»

1Если оператор действует на какое-либо произведение, то вначале используются его дифференциальные, а затем векторные свойства. Чтобы отметить тот факт, что «набла» не воздействует на какую-либо

2величину, входящую в состав сложной формулы, эту величину помечают индексом c (const).

Все величины, на которые оператор «набла» не действует, в

3окончательном варианте ставятся впереди него.

1

2

3

4

5

Связь градиента и производной по направлению

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( u l

)

u

 

l

cos

grad u

cos

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства градиента

 

 

 

 

 

 

(u v) u v

(u v) ( u)v u( v)

c u c u , c const

f (u) fu u - градиент сложной функции.

f (u, v) fu u fv v

108

a ax i ay j az k , где ax ax (x, y, z) ,

Векторное поле

ay ay (x, y, z) , az az (x, y, z)

Векторные линии. Уравнения векторных линий

Векторной линией поля a P a x, y, z называется кривая, в каждой точке которой вектор a ax ;ay ;az направлен по касательной к этой кривой.

Уравнения векторных линий:

dx

 

dy

 

dz

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax ay az

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхностный интеграл 1-го рода f x, y, z d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z z x, y .

 

f x, y, z d f x, y, z x, y

 

 

1 z x 2 z y 2

dS xy

 

 

 

 

 

 

 

Dxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x, y, z d f x, y x, z , z

 

 

 

 

 

dSxz

y y x, z ,

 

yx 2 yz 2 1

 

 

 

 

 

 

Dxz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x, y, z d f x y, z , y, z

 

 

 

 

 

 

 

x x y, z ,

 

1 xy 2

xz 2 dS yz

 

 

 

 

 

 

D yz

 

 

 

 

 

 

 

 

Dxy , Dxz , Dyz – проекции на плоскости Oxy, Oxz, Oyz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхностный интеграл 2-го рода a(x, y, z) n0 d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d ax (x, y, z)cos ay (x, y, z)cos az (x, y, z)cos d

I a(x, y, z) n0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax (x, y, z)dydz ay (x, y, z)dxdz az (x, y, z)dxdy .

 

 

 

 

d ,

вариант записи d n0

I a(x, y, z) d .

Поток векторного поля

Поток вектора a через поверхность – поверхностный интеграл 2-го рода от вектора a по поверхности .

Способы вычисления потока

a d a n0d a n0 d ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

( a

d ) a

n0

(Prn0 a )d .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование на одну координатную плоскость

 

 

 

 

Поверхность задана уравнением z f (x, y)

и однозначно проектируется в

область D

на координатной плоскости Oxy

,

 

 

 

 

 

 

 

xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxdy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

fy

2

 

П

a

n0

d a

n0

 

 

 

 

 

a n0 fx

 

1 dxdy

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

ax x, y, f x, y fx ay x, y, f x, y fy az x, y, f x, y dxdy ,

Dxy

109

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]