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Методические указания по выполнению контрольной работы № 2 по математике для студентов инженерно-технических специальностей заочной формы обучения

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2.2. ȼɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɞɥɢɧ ɞɭɝ ɤɪɢɜɵɯ. ȼɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɨɛɴɟɦɨɜ

ȿɫɥɢ ɩɥɨɫɤɚɹ ɤɪɢɜɚɹ ɡɚɞɚɧɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ y=f(x), ɝɞɟ f(x) – ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ, adxdb, ɬɨ ɞɥɢɧɚ l ɞɭɝɢ ɷɬɨɣ ɤɪɢɜɨɣ ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹ ɢɧɬɟɝɪɚɥɨɦ

 

 

b

 

 

l ³ 1 (yc)2 dx .

 

 

a

 

 

ȿɫɥɢ ɠɟ ɤɪɢɜɚɹ ɡɚɞɚɧɚ ɩɚɪɚɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɦɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ x=x(t), y=y(t) (DdtdE),

ɬɨ l

E

(x c)2

(yc)2 dt .

³

 

t

t

D

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɞɥɢɧɚ ɞɭɝɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟɧɧɨɣ ɤɪɢɜɨɣ, ɨɩɢɫɚɧɧɨɣ ɩɚɪɚɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɦɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ: x = x(t), y = y(t), z = z(t), D d t d E

l

E

(x c)2

(yc)2

(zc)2 dt .

³

 

t

t

t

 

D

 

 

 

ȿɫɥɢ ɡɚɞɚɧɨ ɩɨɥɹɪɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɪɢɜɨɣ U = U(M), D d M d E, ɬɨ

E

l ³

U

2

c

2

dM .

 

(U )

 

D

ȿɫɥɢ ɩɥɨɳɚɞɶ S(x) ɫɟɱɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶɸ, ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨɣ ɨɫɢ Ox, ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɟɣ ɧɚ ɨɬɪɟɡɤɟ [a, b], ɬɨ ɨɛɴɟɦ ɬɟɥɚ ɜɵɱɢɫɥɹɟɬɫɹ ɩɨ ɮɨɪɦɭɥɟ

b

V ³S (x )dx . a

Ɉɛɴɟɦ V ɬɟɥɚ, ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɧɨɝɨ ɜɪɚɳɟɧɢɟɦ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ Ox ɤɪɢɜɨɥɢɧɟɣɧɨɣ ɬɪɚɩɟɰɢɢ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɨɣ ɤɪɢɜɨɣ y=f(x), (f(x)t0), ɨɫɶɸ ɚɛɫɰɢɫɫ ɢ ɩɪɹɦɵɦɢ x=a ɢ x=b (a<b), ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹ ɢɧɬɟɝɪɚɥɨɦ

b

V S³ f 2 (x)dx .

a

31

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 2.8. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ ɞɥɢɧɭ ɞɭɝɢ ɤɪɢɜɨɣ y2 x 3 , ɨɬɫɟɱɟɧɧɨɣ ɩɪɹɦɨɣ

x

4

(ɪɢɫ. 2.5).

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ⱥ

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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x3

 

 

 

 

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Ɋɢɫ. 2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ⱦɥɢɧɚ ɞɭɝɢ ȺɈȼ ɪɚɜɧɚ ɭɞɜɨɟɧɧɨɣ ɞɥɢɧɟ ɞɭɝɢ ɈȺ.

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

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x 2 , yc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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2 x 2 .

Ɍɨɝɞɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

§3

·

3

 

 

9

 

 

4

3

 

§

 

9

·

 

§

9

 

·

 

 

 

l

lOA

 

 

 

 

 

 

 

xdx

 

 

 

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§

 

 

 

9

·

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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27

27

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­

 

(t

2

2)sin t 2t cost;

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ

 

 

2.9. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ

ɞɥɢɧɭ

ɞɭɝɢ

ɤɪɢɜɨɣ

 

 

 

 

 

 

®°x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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(2 t

2

)cost 2t sin t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯y

 

 

ɟɫɥɢ t ɢɡɦɟɧɹɟɬɫɹ ɨɬ t1=0 ɞɨ t2=S.

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɹ ɩɨ t, ɩɨɥɭɱɚɟɦ

32

xtc

2t sin t (t 2 2)cost 2cost 2t sin t

t 2 cost,

ytc

2t cost (2 t 2 )sin t 2sin t 2t cost

t 2 sin t,

ɨɬɤɭɞɚ

(x c)2 (yc)2

t4 cos2 t t4 sin 2 t

t4 (cos2 t sin 2 t) t2 .

 

t

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

t

3

 

S

S

3

 

 

 

 

 

 

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, l

³t2dt

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

3

 

0

3

 

ɉɪɢɦɟɪ 2.10. ɇɚɣɬɢ ɞɥɢɧɭ ɞɭɝɢ ɤɚɪɞɢɨɢɞɵ U=a(1+cosM ), (a>0, 0dMd2S) (ɪɢɫ. 2.6).

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɁɞɟɫɶUc

 

asin M,

(Uc )2 U2

2a2 (1 cosM)

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

4a

2

cos

2

M

2a

 

cos

M

 

. ȼ ɫɢɥɭ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ l

S

M

dM 8a.

 

 

 

 

2

 

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2 2a³cos

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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M

S

 

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4

 

 

 

MS

O

2

M 0

Ɉ

 

 

 

M32S

Ɋɢɫ. 2.6

Ɂɚɦɟɱɚɧɢɟ. ɉɨɫɬɪɨɟɧɢɟ ɥɢɧɢɢ ɜɟɞɟɬɫɹ ɜ ɩɨɥɹɪɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɩɨ ɬɨɱɤɚɦ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɜ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨɦ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɟ ɡɚɩɢɫɵɜɚɸɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ ɬɚɛɥɢɰɵ ɢɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ.

ɉɪɢɦɟɪ 2.11. ɇɚɣɬɢ ɨɛɴɟɦ ɬɟɥɚ, ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɧɨɝɨ ɜɪɚɳɟɧɢɟɦ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ Ox

ɮɢɝɭɪɵ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɨɣ ɥɢɧɢɹɦɢ 2y x2 ɢ 2x 2y 3 0 (ɪɢɫ. 2.7).

33

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɇɚɣɞɟɦ ɚɛɫɰɢɫɫɵ ɬɨɱɟɤ ɩɟɪɟɫɟɱɟɧɢɹ ɤɪɢɜɵɯ

y

x2

ȹ y

3 2x 3 x :

x2

 

 

3 x; x2 2x 3 0; x 3, x

2

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2x 2 y 3 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ɋɢɫ. 2.7

ɂɫɤɨɦɵɣ ɨɛɴɟɦ ɟɫɬɶ ɪɚɡɧɨɫɬɶ ɞɜɭɯ ɨɛɴɟɦɨɜ: ɨɛɴɟɦɚ V1 ɬɟɥɚ, ɩɨɥɭɱɟɧɧɨɝɨ

ɜɪɚɳɟɧɢɟɦ ɤɪɢɜɨɥɢɧɟɣɧɨɣ ɬɪɚɩɟɰɢɢ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɨɣ ɩɪɹɦɨɣ y

3

x ( 3 d x d1),

2

 

 

ɢɨɛɴɟɦɚ V2 ɬɟɥɚ, ɩɨɥɭɱɟɧɧɨɝɨ ɜɪɚɳɟɧɢɟɦ ɤɪɢɜɨɥɢɧɟɣɧɨɣ ɬɪɚɩɟɰɢɢ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɨɣ ɩɚɪɚɛɨɥɨɣ y

 

 

 

( 3 d x d1) . ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɮɨɪɦɭɥɭ V

S³ f 2 (x)dx ,

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1

§

 

3

 

·

2

 

1

 

§ x2

·

2

 

1

§3

·2

§

3

 

·

 

Vx

V1 V2

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3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 3

 

 

·3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

2.3. ɇɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɚɥɵ

2.3.1.ɂɧɬɟɝɪɚɥɵ ɫ ɛɟɫɤɨɧɟɱɧɵɦɢ ɩɪɟɞɟɥɚɦɢ (ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɚɥɵ ɩɟɪɜɨɝɨ ɪɨɞɚ)

ȿɫɥɢ ɮɭɧɤɰɢɹ

f (x) ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚ ɩɪɢ a d x f, ɬɨ

ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɦ

ɢɧɬɟɝɪɚɥɨɦ ɩɟɪɜɨɝɨ ɪɨɞɚ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɣ ɩɪɟɞɟɥ:

 

f

 

b

 

³

f (x)dx lim

³ f ( x)dx .

(2.1)

a

bo f

a

 

 

 

ȿɫɥɢ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɤɨɧɟɱɧɵɣ ɩɪɟɞɟɥ ɜ ɩɪɚɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɮɨɪɦɭɥɵ (2.1), ɬɨ ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫɯɨɞɹɳɢɦɫɹ; ɟɫɥɢ ɠɟ ɷɬɨɬ ɩɪɟɞɟɥ ɧɟ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɢɥɢ ɪɚɜɟɧ f, ɬɨ ɪɚɫɯɨɞɹɳɢɦɫɹ.

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɚɥɵ

 

 

b

 

lim

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³ f (x)dx

 

³ f (x)dx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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³ f ( x)dx

 

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³ f (x)dx lim

³ f ( x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

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f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 2.12. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ

 

³e 3x dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɂɦɟɟɦ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

3x

 

b

3x

 

 

 

§

 

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ɉɪɢɦɟɪ 2.13. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ ³

 

 

 

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– ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ

x2 2x

5 (x 1)2

 

 

 

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35

f

 

 

 

 

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2x 5

 

 

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0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

§

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

a 1·

1

 

 

1

 

 

S

 

³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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³

 

 

 

 

 

 

 

 

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arctg

 

 

¸

 

 

 

arctg

 

 

 

 

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2 2x 5

 

 

 

 

 

4 (x 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x

 

ao fa

 

ao f©

2

 

 

 

2

 

 

2

 

 

2 ¹

2

 

 

2

 

 

4

 

f

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

§

1

 

 

 

 

b 1

 

1

 

 

 

1 ·

S

 

 

1

 

 

1

 

 

 

³

 

 

 

 

 

 

 

blimo f ³

 

 

 

 

 

blimo f

arctg

 

 

 

arctg

 

 

arctg

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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¸

 

 

 

 

 

 

 

x

2

2x

5

 

 

4

(x 1)

2

2

2

 

 

2

 

 

 

4

2

2

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

dx

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɍɨɝɞɚ ³

 

 

 

 

 

 

. ɂɧɬɟɝɪɚɥ ɫɯɨɞɢɬɫɹ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

2x 5 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.2. ɂɧɬɟɝɪɚɥɵ ɨɬ ɧɟɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɵɯ ɮɭɧɤɰɢɣ (ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɚɥɵ ɜɬɨɪɨɝɨ ɪɨɞɚ)

ȿɫɥɢ

f (x) ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚ ɩɪɢ a<x<b ɢ ɜ ɬɨɱɤɟ x=b ɧɟɨɝɪɚɧɢɱɟɧɚ, ɬɨ

ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɦ ɢɧɬɟɝɪɚɥɨɦ ɜɬɨɪɨɝɨ ɪɨɞɚ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ

 

b

 

b H

 

³ f (x)dx lim

³ f (x)dx .

(2.2)

a

Ho 0

a

 

 

 

ȿɫɥɢ

ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɤɨɧɟɱɧɵɣ ɩɪɟɞɟɥ ɜ ɩɪɚɜɨɣ

ɱɚɫɬɢ ɮɨɪɦɭɥɵ (2.2), ɬɨ

ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫɯɨɞɹɳɢɦɫɹ; ɟɫɥɢ ɠɟ ɷɬɨɬ ɩɪɟɞɟɥ ɧɟ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɢɥɢ ɪɚɜɟɧ f, ɬɨ ɪɚɫɯɨɞɹɳɢɦɫɹ.

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɢ ɜ ɫɥɭɱɚɟ f (a) rf.

b

 

b

 

 

 

 

 

³ f ( x)dx

lim

³ f (x)dx .

 

 

(2.3)

a

Ho 0

a H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼ ɫɥɭɱɚɟ, ɤɨɝɞɚ f(c)= rf, c (a,b), ɬɨ

 

 

 

b

 

c H

b

 

 

 

³ f (x)dx

lim

³

f ( x)dx lim

³ f (x)dx .

 

 

 

a

Ho 0

a

Go 0

c G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

dx

ɉɪɢɦɟɪ 2.14. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ ɢɥɢ ɭɫɬɚɧɨɜɢɬɶ ɪɚɫɯɨɞɢɦɨɫɬɶ ³

 

 

.

 

2

 

 

 

 

0 x

 

 

36

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

 

f (x)

 

 

 

1

ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚ ɧɚ

(0,1], lim

f (x) lim

1

f.

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xo 0

xo 0 x2

 

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ,

 

 

 

1

dx

 

 

 

ɧɟɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɣ

ɢɧɬɟɝɪɚɥ

ɜɬɨɪɨɝɨ

ɪɨɞɚ.

 

 

 

³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 dx

 

1

 

1

1

 

1

 

1 dx

 

§

 

1

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

lim

¨

1

 

¸

f, ɩɨɷɬɨɦɭ, ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɪɚɫɯɨɞɢɬɫɹ.

³H x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

H

 

 

 

H

 

0³ x2

H o 0©

 

H

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ɎɍɇɄɐɂɂ ɇȿɋɄɈɅɖɄɂɏ ɉȿɊȿɆȿɇɇɕɏ

3.1.ɉɨɧɹɬɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ

ɉɭɫɬɶ D – ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɟ ɦɧɨɠɟɫɬɜɨ ɬɨɱɟɤ n–ɦɟɪɧɨɝɨ ɚɪɢɮɦɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ. ȿɫɥɢ ɤɚɠɞɨɣ ɬɨɱɤɟ P(x1,x2,...,xn) D ɩɨɫɬɚɜɥɟɧɨ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɟ ɧɟɤɨɬɨɪɨɟ ɞɟɣɫɬɜɢɬɟɥɶɧɨɟ ɱɢɫɥɨ f(P)=f(x1,x2,...xn), ɬɨ ɝɨɜɨɪɹɬ, ɱɬɨ ɧɚ ɦɧɨɠɟɫɬɜɟ D ɡɚɞɚɧɚ ɱɢɫɥɨɜɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ f ɨɬ n ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x1,x2,...xn. Ɇɧɨɠɟɫɬɜɨ D ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɨɛɥɚɫɬɶɸ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ, ɚ ɦɧɨɠɟɫɬɜɨ E={u R|u=f(P), P D} – ɨɛɥɚɫɬɶɸ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɮɭɧɤɰɢɢ u=f(P).

ȼ ɱɚɫɬɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ, ɤɨɝɞɚ n=2, ɮɭɧɤɰɢɸ ɞɜɭɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ z=f(x,y) ɦɨɠɧɨ ɢɡɨɛɪɚɡɢɬɶ ɝɪɚɮɢɱɟɫɤɢ. Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ ɜ ɤɚɠɞɨɣ ɬɨɱɤɟ (x,y) D ɜɵɱɢɫɥɹɟɬɫɹ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z=f(x,y). Ɍɨɝɞɚ ɬɪɨɣɤɚ ɱɢɫɟɥ (x,y,z)=(x,y,f(x,y)) ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ Oxyz ɧɟɤɨɬɨɪɭɸ ɬɨɱɤɭ P. ɋɨɜɨɤɭɩɧɨɫɬɶ ɬɨɱɟɤ P(x,y,f(x,y)) ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɝɪɚɮɢɤ ɮɭɧɤɰɢɢ z=f(x,y), ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɸɳɢɣ ɫɨɛɨɣ ɧɟɤɨɬɨɪɭɸ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ R3.

3.2. ɉɪɟɞɟɥ ɢ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨɫɬɶ ɮɭɧɤɰɢɢ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ

ɑɢɫɥɨ

Ⱥ

ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɩɪɟɞɟɥɨɦ ɮɭɧɤɰɢɢ u=f(P) ɩɪɢ ɫɬɪɟɦɥɟɧɢɢ ɬɨɱɤɢ

P(x1,x2,...,xn)

ɤ

ɬɨɱɤɟ P0(a1,a2,...,an), ɟɫɥɢ ɞɥɹ ɥɸɛɨɝɨ H>0 ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɬɚɤɨɟ

G>0, ɱɬɨ

ɢɡ

ɭɫɥɨɜɢɹ 0 U(P , P )

( x a )2 ... ( x

n

a

n

)2 G ɫɥɟɞɭɟɬ

 

 

1 0

1 1

 

 

| f ( x1 , x 2 ,..., x n ) A | H . ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɩɢɲɭɬ:

37

 

A lim

f ( p) lim f (x1 , x2 ,..., xn ) .

 

PoP

x oa

 

0

x21 oa21

 

 

...

 

 

xn oan

 

Ɏɭɧɤɰɢɹ u=f(P) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨɣ ɜ ɬɨɱɤɟ P0 , ɟɫɥɢ:

1)

ɮɭɧɤɰɢɹ f(P) ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɚ ɜ ɬɨɱɤɟ P0 ;

2)

ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ

lim f (P) ;

 

 

PoP0

3)

lim f (P)

f (P0 ) .

 

PoP0

 

Ɏɭɧɤɰɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨɣ ɜ ɨɛɥɚɫɬɢ, ɟɫɥɢ ɨɧɚ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚ ɜ ɤɚɠɞɨɣ ɬɨɱɤɟ ɷɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ. ȿɫɥɢ f(P) ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɚ ɜ ɧɟɤɨɬɨɪɨɣ ɨɤɪɟɫɬɧɨɫɬɢ ɬɨɱɤɢ P0 ɢ ɯɨɬɹ ɛɵ ɨɞɧɨ ɢɡ ɭɫɥɨɜɢɣ 1)–3) ɧɚɪɭɲɟɧɨ, ɬɨ ɬɨɱɤɚ P0 ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɬɨɱɤɨɣ ɪɚɡɪɵɜɚ ɮɭɧɤɰɢɢ f(P). Ɍɨɱɤɢ ɪɚɡɪɵɜɚ ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɵɦɢ, ɨɛɪɚɡɨɜɵɜɚɬɶ ɥɢɧɢɢ ɪɚɡɪɵɜɚ, ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɪɚɡɪɵɜɚ ɢ ɬ. ɞ.

3.3. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɨɜɚɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɣ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ

3.3.1. ɑɚɫɬɧɨɟ ɢ ɩɨɥɧɨɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ

ɉɭɫɬɶ z=f(x,y) – ɮɭɧɤɰɢɹ ɞɜɭɯ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɵɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɢ D(f) – ɨɛɥɚɫɬɶ ɟɟ

ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ.

ȼɵɛɟɪɟɦ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɭɸ

ɬɨɱɤɭ P0 x0 , y0 D( f ) ɢ ɞɚɞɢɦ x0

ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ

'x , ɨɫɬɚɜɥɹɹ ɡɧɚɱɟɧɢɟ y0

ɧɟɢɡɦɟɧɧɵɦ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɮɭɧɤɰɢɹ f(x,y)

ɩɨɥɭɱɢɬ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ:

 

 

'x z 'x f (x0 , y0 )

f ( x0 'x, y0 ) f ( x0 , y0 ).

ɗɬɚ ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɦ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟɦ ɮɭɧɤɰɢɢ f(x,y) ɩɨ x.

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ, ɫɱɢɬɚɹ x0 ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ɢ ɞɚɜɚɹ y0 ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ 'y ,

ɩɨɥɭɱɢɦ ɱɚɫɬɧɨɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z=f(x,y) ɩɨ y:

'y z 'y f (x0 , y0 ) f (x0 , y0 'y) f (x0 , y0 ).

38

ɉɨɥɧɵɦ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟɦ ɮɭɧɤɰɢɢ z f (x, y) ɜ ɬɨɱɤɟ P0 (x0 , y0 ) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ 'z , ɜɵɡɵɜɚɟɦɨɟ ɨɞɧɨɜɪɟɦɟɧɧɵɦ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟɦ ɨɛɟɢɯ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɵɯ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x ɢ y:

'z 'f ( x0 , y0 ) f (x0 'x, y0 'y) f (x0 , y0 ) .

Ƚɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɢ ɩɨɥɧɨɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ z('x z, 'y z, 'z) ɦɨɠɧɨ ɢɡɨɛɪɚɡɢɬɶ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ ɨɬɪɟɡɤɚɦɢ A1B1,A2 B2 ɢ A3 B3

(ɪɢɫ. 3.1).

z

'x z

'z

'y z

 

y

Ɋ1(x0 'x, y0 )

Ɋ3 (x0 'x, y0 'y)

 

 

x

 

Ɋ0 (x0 , y0 )

Ɋ2 (x0 , y0 'y)

 

 

 

Ɋɢɫ. 3.1

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 3.1. ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɢ ɩɨɥɧɨɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ z xy2 ɜ ɬɨɱɤɟ

P0 (1;2) , ɟɫɥɢ 'x

0,1; 'y

0,2 .

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ȼɵɱɢɫɥɢɦ ɡɧɚɱɟɧɢɹ

 

'x z

f (1,1;2,0) f ( 1;2)

(x0 'x) y02 x0 y02

'xy02 0,1 4 0,4;

'y z

f (1,0;2,2) f (1;2)

x0 ( y0 'y)2 x0 y02

2x0 y0'y 'y2

2 1 2 0,22 0,84;

 

 

'z

f (1,1;2,2) f (1;2) (x0 'x)( y0 'y)2 x0 y02

1,1 2,22 1 22

1,324.

 

 

 

 

 

 

39

ȿɫɥɢ

u f (x, y, z) , ɬɨ ɞɥɹ ɧɟɟ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɸɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ

'xu, 'yu,

'zu ɢ ɩɨɥɧɨɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ 'u .

 

3.3.2. ɑɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ

Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ. ɑɚɫɬɧɨɣ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ z=f(x,y) ɩɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ x ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɩɪɟɞɟɥ ɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɱɚɫɬɧɨɝɨ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ 'x z ɤ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɸ

ɚɪɝɭɦɟɧɬɚ 'x , ɤɨɝɞɚ ɩɨɫɥɟɞɧɟɟ ɫɬɪɟɦɢɬɫɹ ɤ ɧɭɥɸ:

 

 

lim

 

f (x0 'x, y0 ) f (x0 , y0 )

.

 

 

 

 

 

 

'xo0

 

 

 

 

'x

 

ɑɚɫɬɧɭɸ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɭɸ ɮɭɧɤɰɢɢ

z

f (x, y) ɩɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ x ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ

ɫɢɦɜɨɥɚɦɢ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wz

; zcx ;

wf (x, y)

; f xc(x, y).

 

 

 

wx

 

 

 

wx

 

 

 

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wz

lim

'

x

z

lim

f (x0

'x, y0 ) f (x0, y0 )

.

wx

'x

 

 

'x

'xo0

 

'xo0

 

 

Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ. ɑɚɫɬɧɨɣ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ z=f(x,y) ɩɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ y ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɩɪɟɞɟɥ ɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɱɚɫɬɧɨɝɨ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ 'y z ɤ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɸ ɚɪɝɭɦɟɧɬɚ 'y , ɤɨɝɞɚ ɩɨɫɥɟɞɧɟɟ ɫɬɪɟɦɢɬɫɹ ɤ ɧɭɥɸ:

wz

lim

'y z

lim

f ( x0 , y0

'y) f (x0, y0 )

.

wy

'y

 

'y

'yo0

'yo0

 

 

ɉɪɢɦɟɧɹɸɬɫɹ ɬɚɤɠɟ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɹ zcy , wf (x, y) , f yc(x, y) . wy

ɑɚɫɬɧɵɟ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɹ ɢ ɱɚɫɬɧɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ n ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɩɪɢ n>2 ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬɫɹ ɚɧɚɥɨɝɢɱɧɨ. Ɍɚɤ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɩɭɫɬɶ ɬɨɱɤɚ(x1, x2 ,..., xk ,..., xn ) – ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɚɹ ɮɢɤɫɢɪɨɜɚɧɧɚɹ ɬɨɱɤɚ ɢɡ ɨɛɥɚɫɬɢ

40

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