Добавил:
ИВТ (советую зайти в "Несортированное")rnПИН МАГА Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

подгон 2018 (легендарный) / 1 курс-20241122T213915Z-001 / _4.2_ Матан / Ефимов Поспелов - Сборник задач ч

.2.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
23.11.2024
Размер:
45.72 Mб
Скачать

180

Гл. 7. Интегральное исчисление функций одной переменной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

7.551. Найти центр масс дуги цепной линии

у = а ch -а

х а).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.552. Найти центр масс всей дуги астроиды х = а cos3 t, у =

= а sin3 t, расположенной выше оси Ох .

 

 

 

 

 

7.553. Найти де:картовы :координаты центра масс дуги :кардио­

иды r = a(l + cos ер)

е р ).

 

 

 

 

 

7.554. Пользуясь теоремой Гульдена , найти центр масс дуги

астроиды х = а cos3 t,

у

= а sin3 t, лежащей в первой четверти.

 

2. ФизичесRие задачи. Неиоторые применения определенного инте­

грала при решении физичесиих задач иллюстрируются ниже в приме­

рах 4-7.

4. Сиорость прямолинейного движения тела выражается

 

П р и м-е р

формулой v = 2t + Зt2

(м/

с

)

. Найти путь,

пройденный телом за 5 с от

начала движенип.

 

 

 

)

за отрезо1> времени

 

иан путь, пройденный телом со сноростью v(t

[<Jt1,Таиt2], выражается интегралом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = j v(t) dt,

 

 

 

 

то имеем:

 

 

 

 

t 1

 

 

 

 

S = /5 (2t + Зt2) dt = (t2 + t3)1 = 150 м. t>

 

 

 

 

 

П р и м е р

о

 

 

 

 

 

 

 

чтобы

 

5. 1\аную работу необходимо затратить для того,

тело массы m

поднпть с поверхности Земли, радиус ноторой R, на высоту

h?

Чему равна работа, если тело удаляется в бесионечность?

 

<J

Работа переменной силы f(x), действующей вдоль оси Ох на отрезне

[а, Ь], выражается интегралом

 

 

 

 

ь

А = j f(x) dx.

а

Согласно занону всемирного тнготенип сила F, действующая на тело массы m, равна

F = k r2 ,

где М - масса Земли, r - расстопние массы m от центра Земли, k гравитационная постопннан. Тан иаи на поверхности Земли, т. е. при

r = R, имеем F = mg, то можем записать mg = k mMR2 . Отсюда находим

§ 7. Приложения определенного интеграла

183

в :ка:кой момент и на :каrшм расстош-ши от начала движения они опять будут вместе?

7.558. Снорость движения точ:ки v

= 0, 1te-o,o2t м/с . Найти

путь, пройденный точ1шй от начала движения до полной(

останов)

:ки

(v (t2 ) = О).

 

 

 

 

 

 

7.559* . Rar,yю работу надо затратить , чтобы растпнуть пру­

жину на

см, если сила в 1

растягивает ее на 1 см?

 

 

 

7.560.

5Вычислить работуН, :которую надо затратить , чтобы на­

сыпать :кучу пес:ка :коничесиой формы с радиусом основания R и

высотой

Плотность песна

':Укоторую·

 

 

 

 

7.561 .НВычислить.

работу,

надо затратить , чтобы вы­

начать жидиость плотности

из нотла, имеющего форму парабо­

лоида вращен'ип, обращенноговершиной вверх. Радиус основания

R, высота Н.

 

 

 

 

 

 

7.562. Вычислить работу , ноторую надо затратить при построй­

не пирамиды с 1шадратным основанием, если высота пирамиды Н,

она основания

плотность материала

 

 

 

стор7.563. Вычислить работу, :которую надозатратить·

, чтобы вы­

качать жищшсть плотности

из резервуара, имеющего форму

::конуса , обращенного вершинойвверх .

Радиус основания R, вы­

сота Н.

 

 

 

 

 

 

 

7.564. Вычислить работу,

ноторую надо затратить ,

чтобы вы­

начать жидность плотности из цистерны, ограниченной поверх­

ностями: у2 = 2pz,

х =

 

 

а,

z = р

> О) .

 

 

 

 

 

 

 

начале

 

7.565* . Эле:

ктричес:кий

заряд

 

е0,

сосредоточенный в

 

 

а,

 

±

 

 

 

 

 

 

 

в

 

точну

(Ь, О) .

:координат, отташшвает заряд

 

из точ1ш (а, О)

 

 

Определить работу

А

силы оттал:кивания .F.

Чему равна работа

при удалении заряда

в беснонечность?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.566* . Цшшндр с подвижным поршнем заполнен паром объ­

ема Vo = 0,2 м3 с упругостью Ро

 

= 10 330 Н м2 .

 

 

I аную работу

надо затратить , чтобы при постоянной температур/

е

(

изотермиче­

сний процесс объем пара уменьшить в 2 раза?

 

 

 

 

 

 

7.567* . Определить)

работу, произведенную при адиабатичесном

сжатии воздуха, имеющего начальные объем Vo =

8

м

3 и давление

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

10 000 Н/м2 до объема V1 = 2 м3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о =7.568. Найти нин;етичее

сную энергию однородного шара радиуса

R и плотности

/,

вращающегося с угJrовой сноростью w

во1,руг

своего диаметра .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.569. Найти :кинетичес1,ую энергию пластинни, имеющей фор­

му параболичесrшго сегмента и вращw. ающейся во:круг оси парабоа, лы с постоянной угловой с:коростью Основание сегмента высота

толщина пластию'и плотность материала

 

h, 7.570. Найти rшнетичесd,

:кую энергию треугольной'У·

пластин:ки,

вращающейся вонруг основания с угловой сrшростью w.

Основание

пластиюш а, высота h, толщина l, плотность ·

 

Глава 8

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ

 

 

 

 

 

 

 

§ 1.

 

Основные понятия

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятия фушщиинесволъвих переме1шых. Всюшй упорядо­

ченный

набор из

действительных

чисел

х1 ,

 

 

обозначается

(х1 ,

 

 

 

 

или

Р(х1

,

 

,

 

 

 

 

и называется точRой• • "n-мерногоXn

арифме­

тичес.

R. "огоXn)пространства

• . •n

Xn)числа

х1 ,

называются Rоординатами

точRи

Р

=

Р(х1

, • •

 

!R , Расстояние. между. , Xn

точRами

Р(х1 ,

• • , Xn)

и

P' (xi ,

 

Xn)·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х) определяется формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть. . "D С !Rn п

произвольное множество точеR n-мерного арифме­

тичесRого пространства.

 

 

 

Если Rаждой точRе

Р(х1 ,

,

 

 

 

Е

D

поставлено в соответствие неRоторое . вшшне определенное• • •

Xn)действи­

тельное число J

(P) "=

f(x1 ,

• .

"

Xn) ,

то говорят, что на множестве

D

задана 'Ч'UСдова.я функv,и.я f:

!Rn

-t

IR от n переменных Х1 ,

. . " Xn·

Множество D называется областью

определения, а множество

Е =

= {и

Е IR 1 и = f(P) , Р Е D

}

 

 

областью значений фунRции 'и =

 

f(P) .

В частном случае = 2 фунRция двух переменных z = f (x,

 

мо­

жет рассматриваться RaR фунRция точеR плосRости в трехмерному) гео­

метричесRом

пространстве с фиRсированной системой Rоординат

Oxyz.

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГрафиRом этой фунRции называется множество точеR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г = {(х,

 

у, z) Е IR3 I z = f(x, у)},

 

 

 

 

IR3 .

 

представляющее собой,

вообще говоря, неRоторую поверхность в

 

П р и м е р 1.

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти область определения фунRции

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

z

=

 

.

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<J ФунRция определена при

 

 

 

 

arcsш -.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1 - 1

,

 

.

у

 

x = f O.

х