Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MI_T2TerekhovSV

.pdf
Скачиваний:
281
Добавлен:
13.04.2015
Размер:
14.02 Mб
Скачать

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

 

y

2

 

x = 4

 

.

 

 

 

 

 

 

4 = 0

 

x +2 y

 

14. Вычислить с применением тройного интеграла объём цилиндри-

 

2x

2

+y

2

+1

=z

.

ческого тела (области V ), если V :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x+y =1, x = y = z =0

 

15. Вычислить массу тела (область D ) и координаты его центра

тяжести, если область D : x 2 +(y 1)2 =9, а поверхностная плотность

y x

вещества γ(x; y) =2x.

16. Вычислить моменты инерции тела (область D ), если поверхно-

стная плотность вещества в области D : x = y2 равна γ (x ; y) = xy .

x [0; 2]

17. Вычислить криволинейный интеграл 1-го рода (x + 2 y)dl по тре-

L

угольной области ABC : A(1; 1) , B(2 ; 1) , C(1; 3) .

18. Вычислить криволинейный интеграл 2-го рода [ x 2 y dx + xy 2 dy ]

ГD

непосредственно и по формуле Грина, если область D : y =2x .

y =4x, x=1

19.Найти результат действия операторов grad и на скалярный потенциал f (r ) = 5 sin( k r ) . Выяснить, является ли данная функция гар-

монической.

20.Найти результат действия операторов rot и div на векторный по-

тенциал

 

 

x+y

 

y+z

 

z+x

 

. Если для данного поля отсутствует цир-

 

 

 

 

 

;

;

 

 

 

 

 

 

F =

x

y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

куляция, то найти уравнения силовых линий.

21. Вычислить поток вектора J =(3x 2 ; x 5 z ; x +3y) через поверхность единичной сферы, которая описывается уравнением x2 + y 2 + z 2 =1.

370

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XIV. Функции нескольких переменных

Вариант 15

1.

Изобразить область определения функции z =

x2 + y2 1 +arcsin (x).

 

 

 

 

 

 

6 4 x2 y2

2.

Найти первые (а) и вторые (б) частные производные функций:

 

а) z = y3x +

x2

;

б) z = −6xy x3 y2 5 cos(x 2 y) .

 

sin(3y 2x)

 

 

 

 

 

 

3.

Найти первые частные производные сложной и неявной функ-

ций: а) z = −5 ln (4u 3v), u = xy2 ,

v = x3 y ;

б) 8xy x2 z 4 3sin( y + 2zx) = 9 .

4.

Удовлетворяет ли функция z = ln(x2 y2 )соотношению:

 

 

 

(zx'

)2 + (z'y )2 = 2 z'yy' .

 

5.

Найти градиент и

производную

по направлению от функции

z = 8 xe3 y 5x в точке M0 (1; 0) в направлении S =(1; 0) .

6.Составить уравнение касательной плоскости и нормали для по-

верхности z = 2xxyy в точке M0 (1; 1; 3).

7.Найти экстремумы функции z = x3 4xy +12 y3 11.

8.Найти наименьшее и наибольшее значения функции

z = 3x2 xy 4x + y в области

2 x 2

.

D :

2

 

 

 

y 4

 

 

x

 

 

9. Найти условные экстремумы функции z =4x2+8xy2y 2 x+y на линии

x + 2 y = 6 .

 

 

 

 

 

 

 

10. Записать двойной интеграл ∫∫f (x; y) dx dy

двумя способами через

 

 

 

 

 

D

y =3 x

 

 

 

 

 

 

повторные интегралы, если область D :

 

x .

y =4

 

 

 

 

 

 

y =0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =3

 

11. Изменить порядок интегрирования в двойном интеграле

 

1

 

4

 

 

 

 

 

 

f ( x; y) dy dx .

 

 

1

2x 2

 

 

 

12. Вычислить интеграл 4

 

16 y

2

dx

 

 

 

 

dy

в полярной системе ко-

0

 

 

0

 

x 2 + y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ординат.

371

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

x y =4

 

 

.

y = x

 

 

x =4, y =0

 

14. Вычислить с применением тройного интеграла объём цилиндри-

 

2

+ y

2

=4x

.

ческого тела (области V ), если V : x

 

 

 

z =0, 4 x z =0

 

x

 

15. Вычислить массу тела (область D ) и координаты его центра

тяжести, если область

 

2

 

, а поверхностная плотность

D : y =x

2

 

 

 

/ 2,

y =2

 

y =x

 

вещества γ (x; y) =7 .

 

 

 

16.

Вычислить моменты инерции тела (область D ), если поверхно-

стная плотность вещества в области D : x y =1

4 =0

равна γ (x ;

y) = y .

 

y + x

 

 

17.

Вычислить криволинейный интеграл 1-го рода (x y)dl

по тре-

угольной области ABC : A(0 ; 1) , B(4 ; 1) , C(4 ; 1) .

 

L

 

 

 

 

18.

Вычислить криволинейный интеграл 2-го рода [ 2 dx + y dy] не-

 

 

 

ГD

 

посредственно и по формуле Грина, если область D : (x 1)2 +(y 1)2 =1.

19.Найти результат действия операторов grad и на скалярный потенциал f (r) = −7 cos(k r) . Выяснить, является ли данная функция гар-

монической.

20.Найти результат действия операторов rot и div на векторный по-

тенциал F =(3x 2y +z ; x 5 y 2 +z; x + y +z 2) . Если для данного поля отсут-

ствует циркуляция, то найти уравнения силовых линий.

21. Вычислить поток вектора J = (x 2 y ; 4 y 2; x z 2 ) через поверхность единичной сферы, которая описывается уравнением x 2 + y 2 + z 2 =1.

372

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XIV. Функции нескольких переменных

Вариант 15

1.

Изобразить область определения функции z =

 

6

1 xy

x

2

+ x + y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2.

Найти первые (а) и вторые (б) частные производные функций:

 

а) z =

3x + 4 y

+ 2 ln (x +3y);

 

б) z = 8xy x2 y4 + 7 sin( y 3x) .

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Найти первые частные производные сложной и неявной функ-

 

 

u +2v

x2

 

y 2

 

 

 

 

ций: а) z =8tg

 

 

, u =

 

, v =

 

; б) 4 xy 2 z x 2 z 2

+ log 7 ( x 3 y 2 z) = 0 .

 

 

y

x

 

 

v 1

 

 

 

 

 

4. Удовлетворяет ли функция z =cos2(yxy) соотношению:

y2 zxx'' = (y 2 z'y )y' .

5. Найти градиент и производную по направлению от функции

z =sin (x y) в точке M0

 

π

;

π

при α =

3π

.

 

2

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

6. Составить уравнение касательной плоскости и нормали для по-

верхности z 2 2xy + e x 3z +1 = 0 в точке M0 (3; 1; 2).

7.Найти экстремумы функции z = −x2 xy y 2 + 6x + 2 .

8.Найти наименьшее и наибольшее значения функции

z = x2 +2xy y2 4x в области D :

1x 3

.

 

0 y x +1

 

9. Найти условные экстремумы функции z =−x2 +4 xy + y2 2y на линии

x2 +y2 =1.

 

 

10. Записать двойной интеграл ∫∫f (x;

y) dx dy двумя способами через

 

D

x = y 2

 

 

 

 

 

повторные интегралы, если область D : x =1 y 2 .

 

 

 

 

 

y 0

 

 

 

11. Изменить порядок интегрирования в двойном интеграле

3

x

 

f (x; y) dy

dx .

1 x 3

 

373

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

 

0

 

36y 2

 

 

 

 

0

 

 

12. Вычислить интеграл

6

 

(x

2 + y 2 ) 2 dx dy

в полярной системе ко-

ординат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

 

 

 

x 2 + y2 =2

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

y = x

 

 

 

 

 

y 0, y < x

 

 

 

 

x 0,

 

 

 

 

 

 

 

14. Вычислить с применением тройного интеграла объём цилиндри-

x2 + y 2 =4

ческого тела (области V ), если V : x + y + z =6 .

x + y + z =10

15. Вычислить массу тела (область D ) и координаты его центра

тяжести, если область D : x y =4 , а поверхностная плотность ве-

y +x 5=0

щества γ (x; y) = x2 y .

16. Вычислить моменты инерции тела (область D ), если поверхно-

стная плотность вещества в области D : y = 2x

 

равна

γ (x ; y) = x .

y = 4 x, x =1

 

 

 

 

 

17. Вычислить криволинейный интеграл 1-го рода x2 dl

 

по треуго-

льной области ABC : A(2 ; 1) , B(2; 4) , C(1; 1) .

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Вычислить криволинейный интеграл 2-го рода

dx

+ dy не-

 

 

 

y

 

 

 

 

Г D

 

 

 

посредственно и по формуле Грина, если область D :

 

 

2

.

y = x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =1

 

 

19. Найти результат действия операторов grad

и на скалярный по-

тенциал f (r) = − 4r . Выяснить, является ли данная функция гармони-

ческой.

20.Найти результат действия операторов rot и div на векторный потенциал F =(x2y ; yz; xz 2 ). Если для данного поля отсутствует циркуля-

ция, то найти уравнения силовых линий.

21.Вычислить поток вектора J =(3y ; 2 x +y 2 2 z; 3 x y z )через поверхно-

сть единичной сферы, которая описывается уравнением x2 + y 2 + z 2 =1.

374

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XIV. Функции нескольких переменных

Вариант 16

1. Изобразить область определения функции

 

 

z =

(x 1)2

+ ( y +1)2

4

1 x

 

+ln

+1

.

 

 

 

 

x

 

2. Найти первые (а) и вторые (б) частные производные функций:

y 1

 

 

2

 

 

а) z = 7xtg

 

 

+ 3e x

 

3 y ;

б) z = xy2 x2 y + log7 (x + y 2) .

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

3.

Найти первые частные производные сложной и неявной функ-

 

u 9

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

ций: а) z = ln

 

, u = e y 2x ,

v = e3x y ;

б) sin(z +2x3) +6xy +7x+yz

 

=8 .

 

 

 

v + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Удовлетворяет ли функция z = sin 2 (2 y x) соотношению: 4 zxx'' = z'yy' .

5.

Найти градиент

и

производную по направлению от функции

z = cos (x + y) в точке M0

π

;

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

в направлении S =(0; 1) .

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

6.Составить уравнение касательной плоскости и нормали для по-

верхности z = y 2 arcsin( x +1) в точке M0 (0; 2; 2) .

7.Найти экстремумы функции z = x3 +3xy2 15x 12 y .

8.Найти наименьшее и наибольшее значения функции

z = x2 3 xy + 6 y2 + 4 в области

D :

1

x 2

.

 

 

1

y 1 x

 

9. Найти условные экстремумы функции z = −x2 2 xy +4x +6 на линии

4x 2 +9 y 2 = 36 .

 

 

 

двумя способами через

10. Записать двойной интеграл ∫∫f (x; y) dx dy

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

2

=1

 

повторные интегралы, если область

y

 

 

.

D :

 

 

4 x 2

 

y =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Изменить порядок интегрирования в двойном интеграле

 

 

π / 2 sin y

 

 

 

f (x;

 

 

0

 

0

 

0

 

9y 2

 

 

0

 

12. Вычислить интеграл

4

 

 

(2 x

ординат.

y)dx dy.

3 y) dx dy в полярной системе ко-

375

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

y = x2

y = x 2/ 2 .

x [1; 2]

14. Вычислить с применением тройного интеграла объём цилиндри-

 

2

 

2

 

2

=2z .

ческого тела (области V ), если V : x

2

+ y

2

+ z

 

 

+ y

= z

 

 

x

 

 

 

 

15. Вычислить массу тела (область D ) и координаты его центра

y = x

тяжести, если область D : y =5x, а поверхностная плотность веще-

x=1

ства γ (x ; y) = 2x + y .

16. Вычислить моменты инерции тела (область D ), если поверхностная плотность вещества в области D : (x1)2 +(y 1)2 =1 равна γ (x; y) =5.

17. Вычислить криволинейный интеграл 1-го рода y dl

 

по треуго-

льной области ABC :

A(0 ; 1) , B(1; 2) , C(1; 4) .

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Вычислить криволинейный интеграл 2-го рода

 

2 dx

+ dy

непо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГD

 

 

 

средственно и по формуле Грина, если область D :

 

 

2

+1.

 

y =−x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =0

 

 

 

19. Найти результат действия операторов grad

 

и на скалярный по-

тенциал f (r) =

 

 

6 r

. Выяснить, является ли данная функция гармо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r r 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нической.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на векторный по-

20. Найти результат действия операторов rot и div

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тенциал F =

 

 

 

 

 

+3y ;

x + y z ; xy . Если для данного поля отсутствует

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циркуляция, то найти уравнения силовых линий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y 3 z

 

x y z

 

 

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Вычислить поток вектора J =

 

;

 

 

;

 

 

 

через поверхно-

3

5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сть единичной сферы, которая описывается уравнением x2 + y2 +z 2 =1.

376

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XIV. Функции нескольких переменных

Вариант 16

1.

Изобразить область определения функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 4 x 2 y2

+ arccos (x 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

2.

Найти первые (а) и вторые (б) частные производные функций:

 

 

а)

 

 

2x 9 y

 

 

 

 

 

 

z = 9 y ln

arctg(x2 y) ;

 

б) z = x5 + y2 xy

+ 72x +9 y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Найти первые частные производные сложной и неявной функ-

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

ций: а)

z

= 5sin

 

 

, u = x + 4 y , v = y 2x ; б) z3 + y 9x + 4 x 2 y +3z 3 = 0 .

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

4.

Удовлетворяет ли функция z =

y

соотношению: (x2 zx'

)' = y 2 z'yy' .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

5.

Найти градиент

и производную

по направлению

от функции

z = −

x3

 

в точке M0

(1; 1) при α =

5π

.

 

 

 

y + 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

6.Составить уравнение касательной плоскости и нормали для по-

верхности arctg(z x + y) 4z =0 в точке M0(2; 1; 1).

7.Найти экстремумы функции z = x2 2 xy + y2 + 6x 4 y +5 .

8.Найти наименьшее и наибольшее значения функции

z = 2 xy + y2 +4x 4 в области D : 0

x 4

.

x

4 y 0

 

9. Найти условные экстремумы функции z = 2 y 2 4 x + 6 y на линии

x + y = 4 .

 

 

 

10. Записать двойной интеграл ∫∫f (x;

y) dx dy

двумя способами через

 

D

y =2 x 4

 

 

повторные интегралы, если область D : y = x +1 .

 

 

 

 

 

 

x [1;3]

11. Изменить порядок интегрирования в двойном интеграле

5

y+2

 

 

∫ ∫ f (x ; y) dx dy .

 

3 y+1

 

 

1

1x 2

 

 

12. Вычислить интеграл

(x 2 + y 2 +9) dy dx

в полярной системе ко-

0

0

 

 

 

 

 

 

ординат.

377

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

x y =4

 

.

 

=0

y + x 5

 

14. Вычислить с применением тройного интеграла объём цилиндри-

 

2

+ y

2

= z

 

x

 

 

.

ческого тела (области V ), если V :

x 2

+ y 2

 

 

= z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Вычислить массу тела (область D ) и координаты его центра

y =x

 

 

 

тяжести, если область D : y =2x

, а поверхностная плотность

 

 

 

 

x =0, x =2

 

 

вещества γ (x ; y) = 4 .

 

 

 

16. Вычислить моменты инерции тела (область D ), если поверхно-

стная плотность вещества в области

 

2

равна γ (x ; y) = x y .

D : y = x

 

 

 

 

 

 

y =1

 

 

17. Вычислить криволинейный интеграл 1-го рода (2 x 2

3 y )dl по

L

 

 

 

 

треугольной области ABC : A(0; 0) , B(0; 4) , C(4; 0) .

 

 

 

 

18. Вычислить криволинейный интеграл 2-го рода

 

 

 

 

[ ( y + 1) dx + ( x 1) dy ]

 

 

 

 

Г D

 

 

 

 

непосредственно и по формуле Грина, если область D :

 

=4 +4 x x

2

.

y

 

 

 

=−2

 

 

 

y

 

 

19. Найти результат действия операторов grad и на скалярный по-

тенциал

 

r

 

. Выяснить, является ли данная функция гар-

f (r) = −9 ln

 

r

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

монической.

20. Найти результат действия операторов rot и div на векторный по-

тенциал

 

 

 

x y

. Если для данного поля отсутствует цир-

 

 

F = x y z ; x+y+z;

 

 

 

 

 

 

 

z

 

куляция, то найти уравнения силовых линий.

21. Вычислить поток вектора J =(3 y ; 2 y 2 ; z 2 2 ) через поверхность единичной сферы, которая описывается уравнением x2 + y 2 + z 2 =1.

378

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XIV. Функции нескольких переменных

Вариант 17

1.

Изобразить область определения функции z = x y 2 +lg (x2 3x + 2).

 

 

 

 

4

2.

Найти первые (а) и вторые (б) частные производные функций:

 

а) z = −2

x y

+3sin (xy);

б) z = 2x3 y 4x2 y2 + e x 2 y .

 

 

 

 

x + y

 

3.

Найти первые частные производные сложной и неявной функ-

ций: а) z = ctg(u + v), u = e xy , v = 3x 2 y2 ; б) cos(z 2 x4 ) y2 x + arccos( y + 2z) = 5 .

5. Найти градиент и производную по направлению от функции z =lg(x2 y)в точке M0 (1; 1) в направлении S =(1; 1) .

6. Составить уравнение касательной плоскости и нормали для по-

верхности z = 9 x2 4 yx в точке M0 (2; 1; 2).

7.Найти экстремумы функции z = 3x2 2 xy + y2 6x +10 .

8.Найти наименьшее и наибольшее значения функции z = x2 2y2 +4 в

области

2

x 2

.

D :

4x2

y 4x2

 

 

 

 

 

 

 

9. Найти условные экстремумы функции z = 6 x 2 2 xy + 4 y на линии

3 x 2 y = 6 .

 

 

10. Записать двойной интеграл ∫∫f (x; y) dx dy

двумя способами через

D

 

y2

 

x =9

повторные интегралы, если область

 

 

D : x =1 y 2 .

 

 

 

x [0; 7]

11. Изменить порядок интегрирования в двойном интеграле

 

 

 

1

 

1x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x; y)dy dx.

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Вычислить интеграл

0

 

 

0

 

2

 

 

 

 

 

 

1(x2

 

 

3

 

9y

+y 2) dx dy в полярной системе ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ординат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Вычислить площадь плоской фигуры (области D ), где D :

 

 

 

x y =4

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

=0

 

 

 

y + x 5

 

379

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]