Математика_4
.pdf
На основании формулы
|
x − x0 |
= |
|
y − y0 |
= |
|
z − z0 |
|
dF |
|
|
|
|
|
dF |
||
|
|
|
dF |
|
|
|
|
|
|
dx M0 |
|
|
dy |
M0 |
|
|
dz M0 |
запишем уравнение нормали к поверхности:
x +0 2 = y−−21 = z−−20 .
Переходя к параметрической форме уравнений, получим
x = −2,
y =1+t, t R . z = t.
Задача 5
Вычислить массу тела V, ограниченного заданными поверхностями
z = 
x2 + y2 , z = 2 .
Плотность в точке M (x, y, z) задается функциейγ =γ (x, y, z). В нашем случае пусть γ = z .
Решение: Вершина конуса находится в точке О (0,0,0), и в сечении конуса плоскостью z = 2 получается окружность (рис. 3).
|
|
|
|
z = x2 + y2 , |
z = 2 . |
||
11
Рис. 3. Сечение конуса плоскостью z = 2
Воспользуемся формулой для вычисления массы
m = ∫∫∫γ (x, y, z)dxdydz .
V
Этот интеграл равен
m = ∫h zdz ∫∫dxdy ,
0 (D)
где h=2, (D) есть проекция на плоскость XY сечения конуса плоскостью, ей параллельной и лежащей на высоте z над нею. Эта проекция есть круг, радиуса z, так что двойной интеграл, представляю-
щий его площадь, равен πz2 . Отсюда
2 |
2 |
1 |
|
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
m = ∫zπz dz = |
4 |
πz |
|
0 |
= 4π (единиц массы). |
|
0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: 4π (единиц массы).
12
ЗАДАНИЯ ПО ВАРИАНТАМ
Схема выбора варианта
Контрольная работа состоит из пяти заданий. Вариант выбирается по номеру зачетной книжки, стоящему после знака /. Если этот номер больше 20, то вычтите из него 20. Например, владелец зачетной книжки 417527/14 должен решать задачи с номером 14 из первого задания 34 из второго задания, 54 из третьего, 74 из четвертого и 94 из пятого заданий.
Задание 1
1–20. Найти неопределенные интегралы:
1. a) ∫sin 2xecos2x dx ;
в) ∫ |
|
|
|
|
|
14dx |
|
|
|
; |
|
(x |
2 |
− x +1)(x |
+ 2) |
||||||||
|
|
|
|||||||||
2. а) ∫cos |
|
|
|
|
dx ; |
|
|
|
|
||
|
|
x |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
||
в) ∫ |
|
|
|
|
dx |
; |
|
|
|
||
(x +4)(x −3)2 |
|
|
|
||||||||
3. а) ∫x2e−x3 dx ; |
|
|
|
|
|||||||
в) ∫ |
|
|
1 |
|
|
dx ; |
|||||
(x −1)(x2 +4x +4) |
|||||||||||
4. а) ∫cos xe−sin x dx ;
в)∫(x +1)(x12 + x +1) dx ;
б)
г)
б)
г)
б)
г)
б)
г)
∫lnx x dx ;
∫sin2 xcos2 xdx .
∫ sin2xx dx ; cos
∫lnxx dx .
∫sincos2 xx dx ;
∫(x −4)sin5xdx .
∫cos6 xsin xdx ;
∫arccos 2xdx .
13
5. а) ∫ |
sin |
|
|
|
|
x |
|
dx; |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в) ∫ |
|
|
sin |
|
|
x |
|
dx |
|
|
|
||||||||||||||
1+cos x |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
6. а) ∫ |
|
|
|
|
|
etg x |
|
dx ; |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
cos2 |
|
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
dx |
; |
|
|
|||||||||||||||||
(x2 +1)(x −1) |
|
||||||||||||||||||||||||
7. а) ∫ |
|
|
|
ectg2x |
|
dx ; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
sin |
2 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5dx |
|
|
|
|
; |
|
|
|||||||
|
|
|
(x +4)(x |
−1) |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
e− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8. а) ∫ |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4dx |
|
|
|
|
|
||||||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
(x + |
1)2 |
(x |
+ 3) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
9. а) ∫ |
|
|
|
earctg3x |
dx , |
|
|
|
|||||||||||||||||
1 + |
|
9x2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
dx , |
||||||
(x −2)2 (x −4) |
|||||||||||||||||||||||||
10. а) ∫ |
arctg2 2x |
dx , |
|
||||||||||||||||||||||
1 + 4x2 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
в) ∫x3 −22x2 + xdx ,
б) ∫1+sincosx2 x dx;
г) ∫x ln(x2 +4)dx.
б) ∫x2ex3 dx ;
г) ∫ 3
(2dxx +1)2 .
б) ∫(2x −3)e−xdx ;
г) ∫x(1x ++

xx ) dx
б) ∫arctg 
xdx ;
г) ∫sin4 xcos xdx
б) ∫(x2 −3x)ln(x + 2)dx ,
г) ∫(sin x)5
cos3 xdx .
б) ∫x cos2 3xdx ,
г) ∫3
cossin222xx dx .
14
11. а) ∫ |
|
|
arcsin 3x |
dx , |
|
||||||||||||
|
|
|
|
1 −9x2 |
|
|
|
|
|
||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
dx , |
|
||||
|
(x − |
1)(x +2) |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
12. а) ∫ |
|
tg3 3x |
|
|
dx , |
|
|
||||||||||
|
cos2 3x |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
dx , |
|
||
|
(x − |
1) |
2 |
(x + 3) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
13. а)∫ |
|
6x5 +1 |
|
|
dx , |
|
|
|
|
||||||||
x6 + x +1 |
|
|
|
|
|||||||||||||
в)∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
dx , |
||
|
(x +4)(x +2)(x +1) |
||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
14. а)∫ |
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
dx , |
|
|||
sin |
2 |
(2 |
+ x |
3 |
) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
в) ∫ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
dx , |
|
||||
|
(x + |
1)(x −2) |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
15. а) ∫cosxdxx2 ,
в) ∫ x2 1 x dx ,
( +1)( −2)
16.а)∫x sin(1 −3x2 )dx ,
в)∫x3 1+ xdx ,
17.а)∫x cos(3x2 + 2)dx ,
в)∫ x3 −8 4x dx ,
б) ∫x e−3x dx ,
г) ∫3 sincos4xx dx
б) ∫xsin2xdx ,
г) ∫cos xdx−sin x .
б)∫x ln(x2 + 2)dx ,
г)∫ |
dx |
. |
|
sin x +cos x |
|||
|
|
б) ∫xe3x dx ,
dx
г) ∫sin2 x −cos2 x .
б) ∫x ln(x2 − 2x + 3)dx ,
г) ∫1+dxsin x .
б)∫2xe−x dx ,
dx
г)∫sin2 x −5sin xcos x +6cos2 x .
б)∫x arctg 2xdx ,
г) ∫sin5x cos4xdx .
15
18. а) ∫ |
e |
|
x+3 |
|
|
dx , |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
x + 3 |
|||||
|
|
|
||||
в) ∫ x(x2+2) dx ,
x6 dx
19.а) ∫4 + x7 ,
в) ∫x2 (x2+4) dx ,
20.а) ∫x2 
3 − 4x3 dx ,
в) ∫x(x24+4) dx ,
б) ∫x ln xdx ,
г) ∫cos2 3xdx .
б) ∫x sin2 2xdx ,
г) ∫
sin x cos xdx .
б) ∫sinx2 x dx ,
dx
г) ∫3cos2 x +5sin2 x .
Задание 2
21–26. Вычислить площади фигур, ограниченных линиями:
|
y = sin x, |
|
3 |
π; |
π |
y =1. |
|
21. |
x − |
2 |
2 |
, |
|||
|
|
|
|
|
|
||
22. |
y = ex , |
y = e−x , |
|
x =1. |
|
||
23. |
y = ex , |
y = e−x , |
|
y = 2 . |
|
||
y = 2sin t +1
x = 3cost
16
3
25. xy ==tt2 , t [−1; 1] и осью OX.
26. ρ = 2sin 2ϕ.
27–33. Найти длину дуги кривой:
|
π |
|
27. y = ln cos x, x 0; |
4 |
. |
|
|
|
28. |
x = t |
2 |
, |
|
t [0;1]. |
|
|
3 |
|
||||
|
y = t |
|
|
|
|
|
29. |
x = cos |
3 t |
, |
t [0;2π]. |
||
|
|
|
|
|||
|
y = sin3 t |
|
|
|||
30. |
x = t −sin t |
. |
||||
|
|
|
|
|
||
|
y =1+cost |
|
||||
|
ρ =1+sin ϕ |
|
||||
31. |
ϕ[0;π] . |
|
||||
32. |
ρ = 3(1 −cosϕ), ϕ [0;π]. |
|||||
33.ρ = e2ϕ, ϕ 0; π .
2
17
34–40. Найти объем тела, полученного вращением вокруг оси Ox фигуры, ограниченной линиями:
34. y = sin x,
36.y = x2 ,
37.y = e−x ,
38.y = ln x,
x = cost
39.y = 3sint
x [0;π]. 35. y = −x2 +5, y =1.
y = 0, |
x = 2 . |
y = 0, |
x = 0, x =1. |
x = 4, |
y = 0 . |
+1, t [0, π2].
x = 2t − 2sin t |
, |
t [0;π]. |
|
40. |
+ cost |
||
y =1 |
|
|
|
Задание 3
41–60. Найти ∂2 z ,
∂x2
y2
41.z = e x .
43. z = |
y2 |
+tg2 y . |
|
x |
|||
|
|
x2
45.z = e y .
∂2 z |
для функции z = z(x, y). |
|||||||||||
∂x∂y |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
42. |
z = |
y |
|
|
|
−2sin2x . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
− |
x |
|
||||
|
44. |
z = e |
y2 . |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|||
|
46. |
z = e |
y 2 |
. |
||||||||
18
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
x |
||||||
|
z = |
|
|
|
|
|
|
|
|
z = |
|
|
|
|
|
|
|
|
47. |
xe y |
48. |
|
ye y . |
||||||||||||||
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
49. |
z = xe |
y |
. |
|
|
50. |
z = cos2 (x + |
|
) . |
|||||||||
|
|
y |
||||||||||||||||
51. |
z =sin2 ( |
|
+ y) . |
52. z = ln(x3 −2 y) . |
||||||||||||||
x |
||||||||||||||||||
53. |
z = ln(x3 −3y4 ) . |
54. |
z = |
|
x |
+ y3 . |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 |
|||||||
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
55. |
z = |
+ y . |
56. |
z = |
||||||||
y |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
57. |
z = |
|
1 |
|
|
+2x2 y . |
58. |
z = |
||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
x |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
59. |
z =sin( y − x2 ) . |
60. |
z = |
|||||||||
x2 + x3 − y . y3
cos (
x + y2 ) .
cos(x2 − y) .
Задание 4
61–80. Найти уравнения касательной плоскости и нормали к заданной поверхности S в точке M0 (x0, y0, z0 ) .
61.S : x2 + y2 + z2 +6z −4x +8 = 0, M0 (2,1, −1).
62.S : x2 + z2 −4y2 = −2xy, M0 (−2,1, 2).
63.S : x2 + y2 + z2 − xy +3z = 7, M0 (1, 2,1) .
64.S : x2 + y2 + z2 +6y +4x =8, M0 (−1,1, 2) .
65.S : 2x2 − y2 + z2 −4z + y =13, M0 (2,1, −1) .
66.S : x2 + y2 + z2 −6y +4z +4 = 0, M0 (2,1, −1) .
67.S : x2 + z2 −5yz +3y = 46, M0 (1, 2, −3) .
68.S : x2 + y2 − xz − yz = 0, M0 (0, 2, 2) .
69.S : x2 + y2 +2yz − z2 + y −2z = 2, M0 (1,1,1) .
19
70.S : y2 − z2 + x2 −2xz +2x = z, M0 (1,1,1) .
71.S : z = x2 + y2 −2xy +2x − y, M0 (−1, −1, −1) .
72.S : z = y2 − x2 +2xy −3y, M0 (1, −1,1) .
73.S : z = x2 − y2 −2xy − x −2y,, M0 (−1,1,1) .
74.S : z = x2 + y2 −3xy − x + y +2, M0 (2,1,0) .
75.S : z = 2x2 −3y2 +4x −2y +10, M0 (−1,1,3) .
76.S : z = x2 + y2 −4xy +3x −15, M0 (−1,3, 4) .
77.S : z = x2 +2y2 +4xy −5y −10, M0 (−7,1,8) .
78.S : z = 2x2 −3y2 + xy +3x +1, M0 (1, −1, 2) .
79.S : x2 − y2 − z2 + xz +4x = −5, M0 (−2,1,0) .
80.S : x2 + y2 − xz + yz −3x =11, M0 (1, 4, −1) .
Задание 5
81–100. Вычислить объем тела, ограниченного заданными поверхностями:
81.y2 = x, x =3, z = x, z ≥ 0. 82.z = y2 , x + y =1, x ≥ 0, z ≥ 0.
83.z = x2 +2y2 , y = x, x ≥ 0, y =1, z ≥ 0. 84.z2 = 4 − x, x2 + y2 = 4x, z ≥ 0.
85.y = x2 , z = 0, y + z = 2.
86.x2 + y2 =1, z = 2 − x2 − y2 , z ≥ 0. 87.x2 + y2 = 4y, z2 = 4 − y, z ≥ 0.
88.y =1− z2 , y = x, y = −x, y ≥ 0, z ≥ 0.
89.y = 2x, x + y + z = 2, x ≥ 0, z ≥ 0.
90.z = 2x2 + y2 , x + y =1, x ≥ 0, y ≥ 0, z ≥ 0.
20
