- •1 ПЕРЕЧЕНЬ МАТЕРИАЛОВ
- •2 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
- •3 ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТУ ПО РАБОТЕ НАД ДИСЦИПЛИНОЙ «МАТЕМАТИКА»
- •4.2 Определители. Миноры и алгебраические дополнения
- •4.3 Обратная матрица
- •4.4 Ранг матрицы
- •4.6 Исследование систем линейных уравнений. Теорема Кронекера-Капелли. Метод Гаусса
- •4.7 Векторы. Линейные операции над векторами. Разложение векторов. Координаты вектора
- •4.8 Скалярное произведение векторов
- •4.9 Векторное произведение векторов
- •4.10 Смешанное произведение векторов
- •4.11 Полярная система координат. Уравнение линии на плоскости
- •4.11.1 Полярная система координат
- •4.11.2 Уравнение линии на плоскости
- •4.12 Прямая на плоскости
- •4.12.1 Различные виды уравнений прямой
- •4.12.2 Взаимное расположение прямых на плоскости
- •4.13 Плоскость в пространстве
- •4.13.1 Различные виды уравнения плоскости
- •4.13.2 Взаимное расположение плоскостей
- •4.14 Прямая в пространстве
- •4.14.1 Различные уравнения прямой в пространстве
- •4.14.2 Взаимное расположение прямых в пространстве
- •4.15 Прямая и плоскость в пространстве
- •4.16 Кривые второго порядка
- •4.16.1 Окружность
- •4.16.2 Эллипс
- •4.16.3 Гипербола
- •4.16.4 Парабола
- •4.17 Поверхности второго порядка
- •4.17.1 Цилиндры и конусы
- •4.17.2 Канонические уравнения поверхностей второго порядка
- •5 ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
- •5.1 Числовая последовательность, предел числовой последовательности. Функция и предел функции
- •5.2 Бесконечно малые и бесконечно большие функции. Сравнение бесконечно малых
- •6.2 Правила дифференцирования. Производная сложной функции. Таблица производных
- •6.3 Производная показательно-степенной функции. Логарифмическое дифференцирование
- •6.4 Производные функций, заданных неявно и параметрически
- •6.5 Дифференциал функции, его геометрический смысл. Применение дифференциала в приближенных вычислениях
- •6.6 Производные и дифференциалы высших порядков
- •6.7 Приложения теорем Ролля, Лагранжа, Коши. Правило Лопиталя
- •6.8 Формула Тейлора и ее приложения
- •7 ПРИМЕНЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ИСЧИСЛЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИЙ И ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ
- •7.1 Возрастание и убывание функции. Точки экстремума функции
- •7.2 Наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке
- •7.3 Выпуклость и вогнутость кривой. Точки перегиба
- •7.4 Асимптоты графика функции
- •7.5 Общая схема исследования функции и построения графика
- •7.6 Векторная функция скалярного аргумента
- •7.7 Предел, непрерывность и производная векторной функции скалярного аргумента
- •7.8 Касательная прямая и нормальная плоскость к пространственной кривой
- •7.9 Кривизна плоской линии
- •7.10 Понятие эволюты и эвольвенты
- •7.11 Кривизна и кручение пространственной кривой. Формулы Френе
- •ПРАКТИКУМ ПО МАТЕМАТИКЕ. ЧАСТЬ I
- •Занятие 2. Матрицы и действия над ними
- •Занятие 8. Векторы. Линейные операции над векторами. Скалярное произведение векторов
- •Занятие 9. Векторное и смешанное произведения векторов
- •Занятие 10. Прямая на плоскости
- •Занятие 12. Прямая в пространстве. Прямая и плоскость в пространстве
- •Занятие 13. Кривые второго порядка на плоскости
- •Занятие 20. Дифференцирование функций, заданных параметрически и неявно. Дифференциал функции
- •Занятие 24. Монотонность функций. Экстремум. Наибольшее и наименьшее значения функций. Выпуклость и вогнутость графиков функций
- •РАЗДЕЛ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
- •ТИПОВОЙ РАСЧЕТ № 1 ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ И АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ
- •КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
- •Контрольная работа «Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии»
- •Контрольная работа «Предел функции. Непрерывность и дифференцируемость функции»
- •ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
- •Программа дисциплины
- •Экзаменационные вопросы для студентов 1 курса (1 семестр)
- •Перечень учебно-методических пособий
Р е ш е н и е . Вычислим смешанное произведение векторов a, b, c :
(a, b, c)= |
|
2 |
3 |
−1 |
|
= −49 . |
|
|
|||||
|
5 |
7 |
4 |
|
||
|
|
2 |
7 |
− 4 |
|
|
Так как a, b, c |
≠ 0 , то векторы a, b, c не компланарны, а значит, образуют базис в про- |
|||||
странстве. Учитывая, что (a, b, c)< 0 , то тройка векторов – левая.
4.11Полярная система координат. Уравнение линии на плоскости
4.11.1Полярная система координат
Полярная система координат задается точкой О, называемой полюсом, лучом Оp, на-
зываемым полярной осью, и единичным вектором e того же направления, что и луч Оp. Положение точки М на плоскости определяется двумя числами: ее расстоянием r от полю-
са О и углом ϕ, образованным отрезком ОМ с полярной осью (рис. 4.15) и отсчитываемым в положительном направлении.
M (r, ϕ)
r
ϕ
О 




p
Рис. 4.15
О п р е д е л е н и е . Числа r и ϕ называются полярными координатами точки М: r назы-
вают полярным радиусом, ϕ – полярным углом.
Если рассматривать значения r в промежутке [0; +∞), а значение ϕ в (–π; π] (или в [0; 2 π)), то каждой точке плоскости (кроме О) соответствует единственная пара чисел r и ϕ, и наоборот.
Если совместить полюс О с началом координат системы Oxy, а полярную ось – с положительной полуосью Oxy (рис. 4.16), то связь между полярными и прямоугольными координатами точки (кроме точки О) устанавливается формулами:
|
x = r cosϕ, |
(4.31) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
y = r sin ϕ; |
|
|
и |
|
|
|
|
|
r = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
+ y2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
y |
|
|
|
x |
|
|
(4.32) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
sin ϕ = |
|
|
|
|
|
|
, cos ϕ = |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
x2 |
+ y2 |
|
x2 + y2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
Откуда, в частности, tg ϕ = |
y |
, где |
x ≠ 0 . |
|
|||
|
x |
|
|
|
y |
|
|
M (x, y)
|
r |
|
|
ϕ |
|
О |
p |
x |
|
Рис. 4.16
П р и м е р 4.32. Найти прямоугольные координаты точки М с полярными координатами
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2;− |
|
π . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р е ш е н и е . Имеем r = 2, ϕ = − |
2 |
π. По формулам (4.31) находим |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M(−1;− |
3). |
||||||||||||
x = 2cos |
− |
|
π |
= 2 |
− |
|
= −1, y = 2sin |
− |
|
π |
= 2 |
|
− |
|
|
|
|
= − |
3 . Итак, |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
П р и м е р 4.33. Найти полярные координаты точки М с прямоугольными координатами
(− |
3;−1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р е ш е н и е . |
Имеем |
|
x = − |
|
|
|
) |
нах |
одим |
|||||||||||||||
|
3; y = −1 . По формулам (4 3 . 2 |
|||||||||||||||||||||||
r = |
|
|
|
= 2, tg ϕ = |
−1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||||||
(− |
|
)2 + (−1)2 |
|
= |
|
|
|
. Точка М лежит в III четверти, следовательно, с учетом |
||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
− 3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
того, что − π < ϕ ≤ π , получаем ϕ = |
π |
− π = − |
5 |
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
6 |
6 |
π . Итак, M 2;− |
6 |
π . |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4.11.2 Уравнение линии на плоскости
О п р е д е л е н и е . Уравнением линии на плоскости Oxy называется уравнение F (x, y)= 0 , которому удовлетворяют координаты x и y каждой точки этой линии и не удовлетворяют координаты точек, не лежащих на ней. Переменные x и y в уравнении линии назы-
ваются текущими координатами точек линии.
Задача нахождения точек пересечения двух линий, заданных уравнениями F1(x, y)= 0 и
F2 |
F1 |
(x, y)= 0; |
|
(x, y)= 0 , сводится к решению системы двух уравнений с двумя неизвестными: F |
|
(x, y)= 0. |
|
|
|
2 |
|
|
44 |
|
|
