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

Математика(КР-3)-3семестр

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
849.2 Кб
Скачать

Решение. 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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]