
книги из ГПНТБ / Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник
.pdf320 |
|
|
|
|
|
|
|
П Р И Л О Ж Е Н И Я И Н Т Е ГР А Л А |
|
|
|
|
[ГЛ. XII |
|||||||||||
2) верхняя сторона ее лежит |
|
|
на |
2 |
см |
ниже |
поверхности |
воды. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
6. Пластинка |
в |
виде треугольника, основание |
которого |
2 |
см, |
|||||||||||||||||
а высота |
1,5 |
см, |
погружена |
вертикально в |
воду. |
|
Наіітн давление, |
|||||||||||||||||
испытываемое этой пластинкой, если: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
1) вершина ее лежит на поверхности воды, а основание парал |
||||||||||||||||||||||
лельно ей; |
|
|
|
|
см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2) вершина лежит на 0,5 |
ниже |
поверхности воды, а основа |
||||||||||||||||||||
ние параллельно ей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
7. Показать, что если треугольная пластинка погружена в воду |
||||||||||||||||||||||
вертикально так, |
что ее основание находится на |
поверхности |
воды, |
|||||||||||||||||||||
то сила |
Р |
давления воды на пластинку выразится формулой |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
где S8 |
— площадь пластинки, Іі — ее высота. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Н — |
. Стакан цилиндрической формы наполнен маслом. Вычислить |
|||||||||||||||||||||||
давление |
масла |
на |
боковую |
поверхность стакана, |
если его высота |
|||||||||||||||||||
|
|
|
11 |
см, |
радиус |
основания |
R — |
4 |
см. |
|
|
|
вес масла |
d —0,9. |
||||||||||
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н Удельный |
|
|
|
|||||||||||
|
9. Вычислить давление ртути, наполняющей стакан, на его боко |
|||||||||||||||||||||||
вую |
поверхность, |
если высота стакана |
= |
8 см, |
радиус основания |
|||||||||||||||||||
|
|
см |
||||||||||||||||||||||
|
= |
|
3,5 |
см. |
Удельный вес ртути |
d |
= |
13,6. |
|
|
на |
вертикальном |
||||||||||||
|
|
10. Круглый иллюминатор диаметром 30 |
|
|||||||||||||||||||||
борту судна наполовину погружен в |
воду. |
Найти |
давление |
воды |
||||||||||||||||||||
на погруженную часть иллюминатора. |
|
поперечным |
сечением |
кото |
||||||||||||||||||||
|
|
11. |
Горизонтально лежащая |
труба, |
||||||||||||||||||||
рой |
является круг |
диаметром |
6 |
|
м, |
наполовину |
наполнена |
|
водой. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Найти давление воды на вертикальную заслонку, закрывающую
трубу. |
|
|
|
давление |
воды на плотину, |
м, |
|
|
|
|
м, |
|||||
а |
12. Вычислить |
имеющую |
форму |
|||||||||||||
трапеции, |
верхнее |
основание |
которой |
равно |
6,4 |
|
нижнее |
4,2 |
|
|||||||
|
высота 3 |
м, |
если вода доходит до верха плотины. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
13. |
Передняя |
часть дамбы имеет |
форму |
параболы |
с вершиной |
||||||||||
внизу. Основание |
дамбы |
a = |
3,2 |
м, |
высота |
ее |
h = |
|
1,6 |
м. |
Опре |
|||||
|
|
|
|
|
делить давление воды на дамбу, если вода доходит до ее верхнего
края. |
|
|
см, |
|
см, |
|
14. |
На какой |
глубине нужно провести |
горизонтальную |
линию |
||
на стенке аквариума, имеющего длину 60 |
|
а высоту 25 |
|
чтобы |
давления на нижележащую и вышележащую части стенки были равны?
§ 123] Д И Ф Ф ЕР ЕН Ц И А Л Ь Н Ы Е У Р А В Н Е Н И Я П Е Р В О ГО П О Р Я Д К А 325
где k — коэффициент |
пропорциональности. Разделяя |
|||
переменные, получим: |
dT |
k dt, |
||
откуда (здесь |
|
> О, |
— = |
и л |
Т |
|
|||
|
поэтому знак абсолютной вели |
чины под логарифмом опускаем)
ln Т = kt + ln С,
или |
ln Т — \nekt + |
In С, |
или, наконец, после потенцирования |
||
|
Т = Сеы. |
(2) |
Чтобы найти постоянные величины С и k, восполь зуемся данными задачи:
при |
t = |
0 |
температура |
шара |
Т = |
12°, |
» t = |
8 |
» |
» |
Т = |
9°. |
|
|
|
|
|
Заменяя в равенстве (2) t и Т их значениями, получим:
. 12 = Се° и 9 = Се8*.
Из первого равенства имеем С = |
12, а из второго |
е8* = 0,75. |
(3) |
Для нахождения ек извлечем из обеих частей равен ства (3) корень восьмой степени:
|
е* =t |
|
8 |
|
1 |
|
|
|
Возведем |
/ 0 ,7 5 |
= (0,75)8. . |
|
равенства: |
||||
в степень |
обе части полученного |
|||||||
|
|
,kt |
|
|
|
|
|
|
Подставив |
|
|
— (0,75)8. |
С |
и |
ем |
найденные |
|
в равенство (2) |
вместо |
|
|
|||||
их значения, получим: |
|
12 •(0,75)8. |
|
|
|
(4) |
||
|
Т = |
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы ответить на первый вопрос задачи, пролога |
||||||||
рифмируем по основанию 10 равенство (4); |
|
|||||||
|
lg Г = |
|
lg 12- f | lg 0,75 |
|
|
(5) |
§ 123] Д И Ф Ф Е Р Е Н Ц И А Л Ь Н Ы Е У Р А В Н Е Н И Я П Е Р В О ГО П О Р Я Д К А |
327 |
17. |
du |
, . |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
если |
при |
x — 0 |
|
|
|
|
||||||||||||
Y |
T |
+ ä ’‘ ~ Y 7 ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
18. |
І г - * |
|
' - 0' |
|
x) dy |
|
|
|
|
если |
при |
X |
= |
|
0 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
19. |
|
|
|
|
|
= |
|
, |
|
если при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
+ |
у)1 |
dx —dx |
— |
|
|
|
0 |
|
X = |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
20. |
( 1 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
( 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
если при |
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
У, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X = |
|
О |
|
|
|
|
|||||||||||
. |
У' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
21 |
yx+—tf = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
если при х = |
5л |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
A |
l |
|
|
= |
|
~dy' |
|
|
|
|
|
|
|
|
если при х = |
— |
|
|
|
|
|||||||||||
22. |
tg |
X 2) |
|
|
1 + |
У, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
: • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
если |
при |
X — О |
|
|
|
|
|||||||||||||||
23. |
(1 - |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
xy = |
0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|||||||||
|
у |
tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
24. |
dy + |
|
|
X dx — |
0, |
|
|
|
|
|
|
если при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
25. |
cos |
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X = |
О |
|
|
|
|
||||||
X |
у dy — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
у |
sin |
X dx |
= |
0, |
|
|
|
если |
при |
|
= |
|
я |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
— cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Найти общие решения уравнений:2 |
х) |
dx |
+ |
|
(х2у — у) dy |
= |
0. |
|
|||||||||||||||||||||||||
20. |
(ху + |
|
л) - 0 - = 1- |
|
27. |
(ху |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
28. |
(у — x |
2 |
fi) |
dy |
+ |
(х Чг я//2) dx = |
0 |
. |
|
|
у dx |
|
|
— у) x d y = |
|
||||||||||||||||||
29. |
(1 + |
X2) |
dy — (ху + |
|
х) dx = |
0. |
|
30. |
+ |
(1 |
0. |
||||||||||||||||||||||
31. |
x2dy |
+ |
|
(у — |
|
|
|
|
0. |
|
|
32. |
2 (ху + |
у) dx = xdy. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
2 |
|
|
dy —1) dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
33. |
(х |
+ |
|
1) |
|
|
|
у dx. |
|
|
34. |
|
x2if — |
2ху = |
3у. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35.Тело движется по оси абсцисс, начиная движение от точки
Л (1 0 ; 0 ) со скоростью
о = 21 — t2.
Найти уравнение движения тела. |
А |
2 |
36. Написать уравнение линии, проходящей через точку |
|
(— 1;0) |
и всюду имеющей касательную с угловым коэффициентом, равным .
2 |
|
37.1 |
Найти |
уравнение |
кривой, проходящей через |
точку |
Л(3; 1) |
||||
и |
имеющей |
касательную, |
угловой коэффициент |
|
которой А равен |
||||||
|
х — . |
уравнение |
кривой, проходящей через |
точку |
(4; 4) |
||||||
|
|
38. |
Найти |
||||||||
и имеющей касательную с угловым коэффициентом |
k — — . |
|
|||||||||
|
через |
точку |
|||||||||
|
|
39. |
Написать |
уравнение кривой, |
проходящей |
||||||
k |
= |
'I |
и |
имеющей |
касательную |
с угловым |
|
коэффициентом |
|||
|
у. |
Координаты |
точек |
некоторой |
кривой связаны уравнением |
||||||
|
|
40. |
ху = (х + 1 ) у.
Написать уравнение этой кривой, если она проходит через точку Л (1 ; е).
§ 124] |
О Д Н О Р О Д Н Ы Е У Р А В Н ЕН И Я П ЕР В О ГО П О РЯ Д К А |
320 |
|
|
где Р и Q — однородные функции *) х и у одинаковой степени, называется однородным дифференциальным уравнением первого порядки.
Покажем на примере, как решается такое урав нение.
П р и м е р . Решить уравнение
|
Р е ш е н и е . |
|
Приведем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
(2) |
к |
виду |
|
( 2) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
уравнение |
|
( |
1 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
умножив обе части его на |
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Получим: |
|
|
|
у2 dx |
|
|
X2 dy |
|
|
|
|
су dy, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
у2 dx |
+ |
+{х2— |
ху) dy |
= |
|
0 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
( |
3 |
) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
(3) |
|
|
|
|
= |
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
В уравнении |
Р — у2 |
|
и |
|
Q = |
|
X2 |
— |
ху. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Как |
видно, |
Р |
и |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
и |
у, |
причем |
||||||||||||||||
|
|
|
— однородные функции |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
обе |
|
функции |
второй |
степени; |
|
поэтому |
|
уравнение |
( |
2 |
) |
||||||||||||||||||||||||||||
однородное. |
|
|
|
|
(2) находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Из уравнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
_ |
|
|
у- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Положим |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
ху |
|
— |
X2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(б) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
ZX, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
где |
г |
— новая |
функция |
х. |
|
Найдя |
|
|
z, |
|
мы |
получим из ра |
|||||||||||||||||||||||||||
венства (5) искомуюz функцию |
|
у. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по |
х |
равен |
|
||||||||||||||||||||||
|
Для отыскания |
|
продифференцируем |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ство |
|
(5), применив правило |
(IV) |
|
§ 70: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 6) |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
= |
|
z -\- X |
dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Подставим в уравнение (4) значения |
у |
и |
|
|
взятые |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
U |
“ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
из равенств (5) и Z( ); |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dz |
|
|
|
|
г2х2- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Х - Г - — |
---- 5------- г » |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
zx2 |
— X |
2 |
|
|
|
х н |
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
*) |
|
Однородным |
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
называется |
|||||||||||||||||
|
|
|
многочленом |
относительно |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
многочлен, |
все |
члены которого |
имеют |
|
|
одинаковую степень. |
Так, |
||||||||||||||||||||||||||||||||
например, |
многочлены |
х2у — ху2, 2х2 |
— |
Ъху, |
5* -f- |
Ау |
+ |
Y х~ |
+ |
|
У1 |
||||||||||||||||||||||||||||
однородны: |
первый |
многочлен^— третьей |
|
степени, второй — второй |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
степени и третий — первой степени. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|