Математический анализ. Сборник задач для контрольных работ во втором семестре. Учебно-методическое пособие
.pdf
Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы
Вариант 3
1. Преобразуйте интеграл f (x, y )dxdy по области, заданной
D
уравнениями границ, интегрирования:
D : y =
в повторный
x, |
x + y = 4, |
x |
=
и измените порядок
0 .
2. Вычислите интеграл
1 |
x |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
9x |
2 |
y |
2 |
dy |
2 |
|
|
|||||
0 |
−x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
.
3. Преобразуйте интеграл
D
f
(x,
y )dxdy
по области
D
,
заданной уравнениями границ, в повторный интеграл в полярной системе координат:
D : y |
2 |
− 2x + x |
2 |
= 0, |
y |
2 |
− 3x |
+ x |
2 |
= 0 |
, |
y = |
3x, y = x . |
|
|
|
|
||||||||||
4. Вычислите двойной интеграл |
(10 − y)dxdy , по области D , |
||||||||||||
ограниченной кривой
y |
2 |
+ x |
2 |
|
|
D
= 4x .
5. Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного поверхностями 36(x2 + y2 )= z2 , y2 + x2 =1 , x = 0 ,
z = 0
(x, z
0)
, если плотность
=
5 |
(x |
2 |
+ |
|
|
||
|
|
|
|
6 |
|
|
|
y |
2 |
) |
|
|
.
6. Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями z = x2 , z = 0, x + y − 6 = 0 (x 0, y 0).
21
Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы
Вариант 4
1. Преобразуйте f (x, y )dxdy по области, заданной
D
уравнениями границ, в повторный и измените порядок интегрирования:
|
|
|
D : y = x, |
|
y = x |
3 |
|
(x 0) . |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Вычислите интеграл |
|
dx |
|
2xy |
2 |
dy . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Преобразуйте интеграл |
|
|
f |
|
(x, y )dxdy |
по области D , |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
заданной уравнениями границ, в повторный интеграл в |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
полярной системе координат: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
D : x |
2 |
− 2 y |
+ y |
2 |
= |
0 |
, |
x |
2 |
+ y |
2 |
1. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
4. |
Вычислите двойной интеграл |
|
|
|
x |
2 |
+ y |
2 |
dxdy |
, по области |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
, ограниченной кривыми |
y |
2 |
|
+ x |
2 |
=10x, |
|
y |
2 |
+ x |
2 |
= x . |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
5. Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
поверхностями |
x |
2 |
+ y |
2 |
|
+ z |
2 |
= 4, y |
2 |
+ x |
2 |
= z |
2 |
, x |
= 0 , |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
y= 0 (x, y, z 0), если плотность = 6z .
6.Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями
z = 2x2 + 3y2 , z = 0, y = x2 , y = x .
22
D
Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы
Вариант 5
1. Преобразуйте интеграл f (x, y )dxdy по области, заданной
D
уравнениями границ, в повторный и измените порядок интегрирования:
D : y + x = 2, |
|
|
1 |
2. Вычислите интеграл |
|
|
|
|
0 |
y = x |
3 |
, |
y |
= 0 |
|||||
|
|||||||||
x |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
dx |
|
|
25x |
4 |
y |
4 |
|||
|
|
|
|||||||
− |
3 |
x |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
.
dy
.
3. Преобразуйте интеграл f (x, y )dxdy по области
D
D
,
заданной уравнениями границ, в повторный интеграл в полярной системе координат:
D : y |
2 |
+ 2x + x |
2 |
= 0, y |
2 |
+ 4x + x |
2 |
= 0 |
, |
y = x, |
y = −x . |
|
|
|
|
4. Вычислите интеграл |
|
(6 |
− x)dxdy , по области |
D , |
|
ограниченной кривой
D |
|
|
|
y |
2 |
+ x |
2 |
|
|
=
4 y
.
5. Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного
поверхностями x2 + y2 =1, y2 + x2 = 2z |
, |
z = 0 |
, |
x = 0 |
, |
y = 0 (x, y 0), если плотность =10x . |
|
|
|
|
|
6. Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями
z = 2x |
2 |
+ y |
2 |
, |
z = 0, |
y = x, |
y = 3x, |
x = 2 . |
|
|
23
Интегральное исчисление функций многих переменных. Кратные интегралы
Вариант 6
1. Преобразуйте интеграл f (x, y )dxdy по области, заданной
D
уравнениями границ, в повторный и измените порядок интегрирования:
D : y + x = 2, |
|
|
1 |
2. Вычислите интеграл |
|
|
|
|
0 |
y = x |
3 |
, |
x |
|
|
||||
y |
|
|
|
|
dy 9x |
2 |
y |
||
|
||||
− y |
|
|
|
|
= 0 . |
|
2 |
dx . |
|
|
3. Преобразуйте интеграл
f (x, y )dxdy D
по области
D
,
заданной уравнениями границ, в повторный интеграл в полярной системе координат:
|
D : y |
2 |
− 2 y + x |
2 |
= |
0, y |
2 |
− y + x |
2 |
= 0 , |
y x . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
4. |
Вычислите интеграл (x2 + y2 )dxdy , по области D , |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ограниченной кривыми |
|
y |
2 |
+ x |
2 |
= y, |
y |
2 |
+ x |
2 |
= 3y . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
5. |
Вычислите массу неоднородного тела, ограниченного |
||||||||||||||||||||||
|
поверхностями |
64(x |
2 |
+ y |
2 |
)= z |
2 |
, y |
2 |
+ x |
2 |
= 4 |
, x = 0 , |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
z = 0
(x, z
0)
, если плотность
=
5 |
(x |
2 |
+ |
|
|
||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
y |
2 |
) |
|
|
.
6. Вычислите объем тела, ограниченного поверхностями
z = x, |
z =10, |
x = |
25 − y |
2 |
|
(x 0,
y
0)
.
24
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ МНОГИХ ПЕРЕМЕННЫХ. КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ
Для выполнения контрольной работы по теме «Криволинейные интегралы» студенту необходимо
ЗНАТЬ:
•определения криволинейных интегралов I-го и II-го рода;
•способы задания кривых на плоскости и в пространстве;
•формулы перехода от криволинейных к определенным интегралам;
•формулы вычисления длины и массы дуги, работы переменной силы по перемещению материальной точки вдоль кривой;
•формулу Грина и условия ее применения;
•условия независимости криволинейного интеграла II-го рода от пути интегрирования.
УМЕТЬ:
•вычислять криволинейные интегралы I-го и II-го рода;
•вычислять криволинейные интегралы II-го рода по замкнутому контуру;
•вычислять длину и массу дуги, работу переменной силы по перемещению материальной точки вдоль кривой;
•восстанавливать функцию по ее полному дифференциалу.
Таблица баллов
задача |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
балл |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
Вариант 1
1. Вычислите массу дуги кривой с переменной плотностью
= |
|
|
1 |
|
|
x |
2 |
+ y |
2 |
||
|
|||||
|
|
|
|
x = et cos t, |
||||
|
|
t |
|
|
|
: |
|
sin t, t [0; ln 4] . |
|||
l : y = e |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2et , |
|||
|
z = |
|
|||
|
|
|
|
|
|
2. Вычислите криволинейный интеграл xydl , L – контур
прямоугольника OABC , O (0; 0), A(4;
3. Вычислите криволинейный интеграл отрезок, A(1; 2), B (3; 6).
L |
|
|
|
0), B (4; |
|||
|
ydx + |
||
x |
2 |
+ |
|
AB |
|
||
|
|
|
|
2), C |
||
xdy |
, |
|
|
2 |
|
y |
|
|
|
|
|
(0; 2 AB
).
–
4.Вычислите интеграл по замкнутому контуру L , обходимому в положительном направлении:
|
(2x − y) dx |
− 2xdy . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1;−1) |
|
|
|
|
|
5. Вычислите интеграл |
|
(2x |
2 |
− y)dx + ( 2 y |
2 |
− x)dy |
|
|
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
(2;1) |
|
|
|
|
|
.
6. Проверьте, является ли заданное выражение полным дифференциалом некоторой функции u (x, y ), и
восстановите эту функцию:
1 |
− |
y |
|
|
1 |
− |
||
|
|
|
2 |
|
dx + |
|
||
y |
|
x |
|
|
|
|||
|
|
|
|
x |
|
|||
x |
|
y |
2 |
|
|
dy
.
26
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
Вариант 2
1. |
Вычислите массу первой арки циклоиды |
x |
= t −sin t |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
=1− cos t |
|||
|
с плотностью распределенного вещества |
= y |
2 |
. |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
2. |
Вычислите криволинейный интеграл |
|
|
dl |
|
, по |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AB |
8 − x |
2 |
− y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
отрезку AB |
, соединяющему точки A(0; 0) и |
B (2; 2) . |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
dx − y |
2 |
dy |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3. |
Вычислите интеграл |
|
|
|
|
, по контуру |
|
|||||||||||||||||
3 |
|
|
7 |
|
3 |
|
|
7 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
AB |
x |
+ |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
3 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = 2 cos |
|
, соединяющему точки A(2; 0), B (0; 2), и |
|||||||||||||||||||||
|
AB : |
y = 2 sin3 t |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обходимому в положительном направлении. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
4. Вычислите интеграл по замкнутому контуру |
L |
, |
|
|
||||||||||||||||||||
|
обходимому в положительном направлении: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
(x + y)dx − xdy . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Вычислите интеграл
|
( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
;−1 |
|
|
|
y cos xdx + sin xdy
.
6.Проверьте, является ли заданное выражение полным дифференциалом некоторой функции u (x, y ), и восстановите
эту функцию:
y |
|
|
x |
|
|
|
|
+ ln y + 2x dx + ln x + |
|
+1 dy . |
|
|
|
||||
x |
|
|
y |
|
|
|
|
|
27 |
|
|
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
Вариант 3
x = 3t |
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
3 |
|
|
||
|
− 2t |
, |
|
||||
1. Вычислите массу однородной дуги кривой l : y = 6 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
||
z =12 − 3t |
, |
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
2; |
7 |
|
, с |
плотностью |
=1. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
2. |
Вычислите криволинейный интеграл |
|
(4 |
3 |
x −3 |
y )dl , где |
|||||
|
|||||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
AB |
|
|
|
|
|
|
|
|
AB – отрезок, A(−1; 0), B (0;1) . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. |
Вычислите криволинейный интеграл |
(x |
2 |
+ y |
2 |
)dx + 2xydy |
|||||
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
AB |
|
|
|
|
|
|
|
|
AB : y = x |
3 |
, A(0;0), B (1;1) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
,
4.Вычислите интеграл по замкнутому контуру обходимому в положительном направлении:
L
,
(0,5cos(x +
y |
2 |
) − x +1)dx +y cos(x + |
|
y |
2 |
)dy |
|
.
L (1;2)
5. |
Вычислите интеграл |
|
(2xy2 − 3y)dx + (2x2 y − 3x)dy . |
|
( |
|
) |
|
|
2;−1 |
|
6. |
Проверьте, является ли заданное выражение полным |
||
дифференциалом некоторой функции u (x, y
восстановите эту функцию: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
y |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ x |
dx + |
|
|
|
+ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
− x |
2 |
y |
2 |
|
|
|
|
1 |
− x |
2 |
y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
), и
y dy
.
28
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
Вариант 4
1. Вычислите массу дуги кривой
l
с переменной плотностью
|
|
|
|
x = −sin 3t, |
|
|
|
|
|
|||
= |
1 |
; |
l : |
|
|
|
t [0, 2] . |
|
|
|
||
|
y = cos 3t, |
|
|
|
||||||||
|
4z −19 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
z = t |
+ 7, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. Вычислите криволинейный интеграл |
|
|
dl |
, где |
||||||||
2 |
(x + y) |
|||||||||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
AB |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– отрезок, |
A(4; 0), B (0; 4). |
|
|
|
|
|
||||||
3. Вычислите интеграл |
|
(x + 2 y)dx + (x − y )dy , по дуге |
|
AB
|
AB |
|
x = 2 cos t |
, соединяющей точки |
A(0; 2 |
AB : |
||
y = 2sin t |
|
|
обходимой в положительном направлении.
4.Вычислите интеграл по замкнутому контуру обходимому в положительном направлении:
)
и
L ,
B (0; −2)
|
(2 − xy)dx + ( y |
3 |
− 2 y)dy . |
|
|
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2;2) |
|
|
|
|
|
|
5. Вычислите интеграл |
|
|
xy |
2 |
dx + x |
2 |
ydy . |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
(−1;−1) |
|
|
|
|
||
6. Проверьте, является ли заданное выражение полным дифференциалом некоторой функции u (x, y ), и восстановите эту функцию:
|
|
x |
|
|
|
|
y |
|
|
||
|
|
|
|
|
+ 2x dx + |
|
|
|
|
− 2 y dy . |
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
||||
|
+ y |
|
|
+ y |
|
||||||
x |
|
|
|
x |
|
|
|
||||
, и
29
Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы
Вариант 5
1. Вычислите массу однородной дуги кривой
l
с плотностью
|
x = 2 − t |
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
, |
|
|
|
|
t [0; 1] . |
|
||||||
; l : y = t |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z = 3 + |
3t |
, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Вычислите интеграл |
|
|
|
|
dl |
|
, по контуру |
|||||||
|
|
|
2 |
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
AB |
4 |
x |
+ y |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
AB : = (1+ cos ), лежащему в верхней полуплоскости. |
||||||||||||||
3. Вычислите криволинейный интеграл |
|
xydx + (y − x)dy , где |
|
AB : y = x |
3 |
, |
|
A(0;0),
B (1;1)
AB
.
4.Вычислите интеграл по замкнутому контуру L , обходимому в положительном направлении:
|
( ye |
xy |
− y)dx + |
(xe |
xy |
+ x)dy . |
|
|
|||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1;1) |
|
|
|
|
|
|
|
5. Вычислите интеграл |
|
(2xy |
2 |
+ 3y)dx + (2x |
2 |
y + 3x)dy |
|||||
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
(2;−1) |
|
|
|
|
|
|
|
6. Проверьте, является ли заданное выражение полным дифференциалом некоторой функции u (x, y ), и восстановите эту функцию:
|
y |
|
|
|
|
x |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
−1 dx + |
|
|
|
|
−10 dy. |
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
||||
|
1+ x |
y |
|
|
1+ x |
y |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
.
30
