Математика(КР-3)-3семестр
.pdfРешение. Если область определена неравенствами
a x b, |
y1(x) y y2 (x), |
|
z1(x, y) z z2 (x, y), |
|||
то объем тела V |
находится по формуле |
|||||
|
b |
y |
(x) |
z |
|
(x, y) |
|
V dx |
|
2 |
dy |
2 |
dz. |
|
a |
y1(x) |
z1(x, y) |
Для определения пределов интегрирования сделаем чертеж данного тела и его проекции на плоскость XOY (рис 2а и 2б).
Следует обратить внимание на то, что для переменной x границами являются наибольшее и наименьшее значения в
заданной области, т.е. |
1 |
|
x |
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
. |
|||
3 |
|
|||||||
|
|
3 |
|
Рис. 2а
Переменная y является функцией переменной x. На рисунке видно, что область D ограничена снизу кривой
y x2 , а сверху – |
кривой y 1 2x2 . Следовательно, |
x2 y 1 2x2 . |
|
|
41 |
Рис. 2б
Аналогично, из рисунка тела видно, что оно снизу ограничено плоскостью z 1, а сверху - поверхностью
z 2 x2 . Таким образом, переменная z является функцией двух переменных x и y, и 1 z 2 x2 . Следовательно,
|
|
|
|
|
|
|
1 2x2 |
|
2 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2x2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
1 3 |
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
|
2 x2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
V |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
dy |
|
dz |
|
|
dx |
|
|
|
|
z |
|
dy |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 3 |
|
|
|
1 |
|
|
1 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 2x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 2x2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
(1 x |
|
)dy |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 x |
|
)( y) |
|
x |
2 |
|
dx |
|||||||||||||||
1 |
3 |
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(1 x2 )(1 3x2 )dx |
|
4x |
|
|
|
|
3x |
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
56 |
3 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
|
1 |
3 |
|
|
|
|
135 |
|
|||||||||||||
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 14. Вычислить объем тела, ограниченного поверхностями
|
z 1 x2 y2; |
|
|
|
z 0; |
y x; |
y x 3 |
и расположенного в первом октанте Решение. Данное тело ограничено сверху параболоидом
z 1 x2 y 2 . Область интегрирования D - круговой сектор,
ограниченный дугой |
окружности |
x2 y 2 1, являющейся |
линией пересечения |
параболоида |
с плоскостью z 0 , и |
прямыми y x и y x3 . Следовательно,
V (1 x2 y 2 )dxdy . D
Поскольку областью интегрирования является часть
круга, а подынтегральная |
функция зависит |
от x2 y2 , |
|
целесообразно |
перейти |
к полярным |
координатам. |
Преобразование двойного интеграла от прямоугольных
координат x , y |
к полярным координатам , , |
связанным с |
прямоугольными |
координатами соотношениями |
x cos , |
y sin , осуществляется по формуле |
|
|
f (x, y)dxdy f ( cos , sin ) d d . |
||
D |
D |
|
Уравнение окружности x2 y 2 1 в этих координатах |
примет вид 1, подынтегральная функция |
равна 1 2 , а |
||||||||||
пределы |
интегрирования по |
|
определяем |
из |
уравнений |
||||||
|
tg |
1, т.е. |
; |
|
|
|
|
|
|
. Таким |
|
прямых: |
tg |
2 |
|
3 , т.е. |
2 |
||||||
|
1 |
1 |
4 |
|
|
|
|
|
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
образом, имеем
43
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
|
|
||||
V (1 2 ) d d |
|
d (1 2 ) d |
||||||||||||||
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0 |
|
|
|||
|
3 |
|
1 |
2 |
|
1 |
4 |
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
d |
|
d |
|
. |
||||
2 |
4 |
4 |
48 |
|||||||||||||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример |
15. |
Вычислить |
криволинейный |
интеграл |
|||||
(x2 y 3x)dx ( y 2 x 2 y)dy |
|
вдоль |
1) ломаной L ABC от |
||||||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точки A(1;0) |
до точки C(2;5) , где |
B(2;3) ; 2) дуги эллипса |
|||||||
x 3cos t, |
y 2sin t |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 t |
|
. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Решение. Пусть кривая L задана уравнениями в |
|||||||||
параметрической форме x (t), |
y (t) . Пусть точкам M и |
||||||||
P этой кривой соответствуют значения параметра t |
|
и |
|||||||
соответственно. |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
(P)
(M )
X (x, y)dx Y (x, y)dy X (t), (t) (t) Y (t), (t) (t) dt.
Если кривая задана уравнением y f (x) , причем точке
M соответствует x a , а точке |
P - x b , то |
|
(P) |
b |
|
|
|
|
X (x, y)dx Y (x, y)dy X x, f (x) Y x, f (x) f (x) dx. |
||
(M ) |
a |
|
1) Криволинейный интеграл вдоль ломаной L можно разбить на сумму двух интегралов: вдоль отрезков AB и BC. Запишем уравнение прямой, проходящей через две точки A и B
44
|
AB : |
x 1 |
|
y 0 |
|
; |
y 3(x 1). |
|
|
|
|
||||||
|
|
2 1 |
3 0 |
|
|
|||
Найдем производную y 3. |
|
|
||||||
Уравнение отрезка BC |
имеет вид x 2 . В этом случае |
|||||||
dx 0, |
3 y 5. Таким образом, |
|
|
|||||
(C) |
|
|
|
|
(B) |
|
(x2 y 3x)dx ( y2 x 2 y)dy |
(x2 y 3x)dx ( y2 x 2 y)dy |
|||||||||||||||
( A) |
|
|
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(C) |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(y |
2 |
x 2 y)dy x |
2 |
(x 1)3 3x |
|
|
2 |
x 6(x 1) |
|
|
||||||
|
|
9(x 1) |
|
3 dx |
||||||||||||
(B) |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(2 y2 |
2 y)dy 3 (10x3 19x2 |
14x |
6)dx |
|
y3 |
y |
2 |
5 |
||||||||
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
492 2443 6356 .
3)Кривая задана в параметрическом виде. Найдем
производные
|
|
3sin t; |
|
2cos t . |
|
xt |
yt |
||
Тогда |
|
|
|
|
(x2 y 3x)dx ( y2 x 2 y)dy |
|
|
||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
(9 cos2 t2 sin t 9 cos t)( 3sin t) (4 sin2 t3cos t 4 sin t)2 cos t) dt |
|||
|
||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
54 cos2 t sin2 t 27 sin t cos t 24 cos2 t sin2 t 8sin cos t dt |
||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
15 |
|
sin2 |
|
35 |
|
2 |
|
15 |
|
|
35 |
|
||||
|
|
|
|
|
2t |
|
sin 2t dt |
|
|
|
|
(1 |
cos 4t) |
|
sin 2t dt |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
0 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
0 |
|
4 |
|
|
2 |
|
||
|
15 |
|
|
35 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Приложение 1
Таблица производных простейших элементарных функций.
I.(С) = 0.
|
(x ) x 1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( x ) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
II. |
в частности |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||||||
|
x2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
2 |
|
x |
||||||||||
III. |
(logа х) = |
|
1 |
|
logа е, в частности |
(ln х) |
= |
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
||||||
IV. |
(a x ) a x ln a, |
|
в частности, |
(ex ) ex. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
V. (sin х) = cos х. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
VI. |
(cos х) = sin х. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
VII. ( tg x ) = |
|
1 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
cos2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
VIII. (ctg x) = |
1 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
sin 2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
IX. |
(arcsin х) = |
|
|
|
|
1 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
X. |
(arccos x) = |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
XI. |
(arctg x) = |
1 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
XII. |
(arcctg x) |
= |
|
|
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XIII. (sh х) = ch х.
XIV. (ch х) = sh х.
47
XV. |
(th x) = |
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||
ch 2 x |
|
|||||
|
|
|
|
|||
XVI. |
(cth x) = |
1 |
|
. |
||
|
|
|
||||
|
sh2 x |
|||||
|
|
|
|
|
Приложение 2
Таблица интегралов простейших элементарных функций
I. |
x dx |
x 1 |
C |
1 . |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||
II. |
|
dx |
ln |
|
|
x |
|
C. |
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
III. |
|
|
|
|
dx |
arctg x C. |
|
||||||||||||
1 |
x2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
IV. |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
arcsin x C. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 x2 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
V. a xdx |
|
a x |
C |
0 a 1 . |
|||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln a |
|
||||||
VI. |
e xdx e x C. |
|
VII. sin xdx cos x C.
VIII. |
cos dx sin x C. |
|||
IX . |
|
dx |
tgx C. |
|
cos2 x |
||||
|
|
|
48
X. |
|
|
|
dx |
|
ctg x C. |
|
|||||||||||||||||||||||||
sin 2 x |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
XI. |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
ln |
|
|
x a |
|
C |
(a 0) . |
||||||||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
x a |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x |
a |
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
XII. |
|
|
|
|
|
|
|
ln |
x |
|
|
|
x2 k |
C. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
x2 k |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
XIII. |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
1 |
arctg |
x |
C. |
|
|||||||||||||||||
|
x2 a2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
|
||||||||||||||||||||
XIV. |
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
arcsin |
x |
C. |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
a2 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления / Н.С. Пискунов. - М.: Наука, 1985. Т.1. 432 с. .
2.Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. - М.: Высш. шк., 1986. Ч. 2.
3.Пискунов Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисления / Н.С. Пискунов. - М.: Наука, 1978. Т.2. 575 с.
4.Бугров Я.С. Дифференциальные уравнения. Кратные интегралы. Функции комплексного переменного / Я.С.Бугров, С.М. Никольский. – М.: Наука, 1985.
5.Кузнецов Л.А. Сборник заданий по высшей математике
/Л.А. Кузнецов. - М.: Высш. шк., 1994. 172 с.
49
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
1. |
Общие рекомендации студенту-заочнику к изучению |
|
|
|
курса высшей математики . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
2. |
Правила выполнения и оформления контрольных работ |
3 |
|
3. |
Программа курса “Высшая математика” для студентов- |
|
|
|
заочников инженерно-технических специальностей. . . . |
3 |
|
4. |
Вопросы для самопроверки к контрольной работе №3. . |
5 |
|
5. |
Контрольная работа №3 . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
6. |
Примеры решения задач к контрольной работе №3 . . . . |
22 |
|
|
Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
45 |
|
Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
46 |
|
Библиографический список . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
50