
- •Высшая математика
- •Тема 1. Кратные интегралы.
- •1.2 Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах
- •1.3 Вычисление двойного интеграла в полярных координатах
- •1.4 Приложения двойного интеграла
- •1.5 Тройной интеграл
- •1.6 Вычисление тройного интеграла в декартовых координатах
- •1.7 Замена переменных в тройном интеграле.
- •1.8 Геометрические и физические приложения тройных интегралов
- •2. Криволинейные интегралы
- •2.1 Криволинейные интегралы второго рода. Основные понятия
- •2.2Вычисление криволинейных интегралов второго рода
- •2.3 Формула Остроградского – Грина.
- •2.4 Условия независимости криволинейного интеграла II рода от пути интегрирования
- •2.5 Некоторые приложения криволинейного интеграла II рода
- •3. Элементы теории поля
- •3.1 Скалярное поле
- •3.2 Векторное поле
- •3.3 Специальные виды векторных полей
- •3.4 Оператор Гамильтона. Векторные дифференциальные операции
- •4. Числовые и степенные ряды
- •4.1 Числовые ряды. Основные понятия.
- •4.2 Признаки сходимости числовых рядов
- •4.3 Знакочередующиеся ряды и знакопеременные ряды
- •4.4 Степенные ряды
- •4.5 Ряды Тейлора и Маклорена
- •4.6 Разложение некоторых элементарных функций в ряд Маклорена
- •4.7 Некоторые приложения степенных рядов
- •5. Ряды фурье
- •5.1 Периодические функции и процессы
- •5.2 Тригонометрический ряд Фурье
- •5.3 Разложение в ряд Фурье четных и нечетных функций
- •5.4 Разложение в ряд Фурье функций произвольного периода
- •5.5 Представление непериодической функции рядом Фурье
- •6. Элементы операционного исчисления
- •6.1 Оригиналы и их изображение
- •6.2 Свойства преобразований Лапласа
- •6.3 Отыскание оригиналов по изображениям
- •6.4 Операционный метод решения линейных дифференциальных уравнений и их систем
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82
1.8 Геометрические и физические приложения тройных интегралов
Объем тела.
Объем области выражается формулой
- в декартовых
координатах,
- в цилиндрических
координатах,
- в сферических
координатах.
Масса тела.
Масса
тела при заданной объемной плотности
μ вычисляется
с помощью тройного интеграла
.
Статические моменты.
Моменты
тела
относительно координатных плоскостей
Oxy,
Oxz,
Oyz
вычисляются по формулам
.
Центр тяжести тела.
Координаты центра тяжести тела V находятся по формулам
.
Моменты инерции тела
Моменты инерции тела относительно осей координат вычисляются по формулам
Моменты инерции тела относительно координатных плоскостей:
.
Момент инерции тела относительно начала координат.
.
В приведенных выше формулах μ(x;y;z) – функция плотности тела V.
Вопросы для самоконтроля.
Область интегрирования двойного интеграла. Изменение порядка интегрирования в двойном интеграле.
Вычисление двойных интегралов в декартовой системе координат..
Двойной интеграл в полярных координатах.
Геометрические приложения двойного интеграла.
Физические приложения двойного интеграла.
Вычисление тройного интеграла в прямоугольной системе координат.
Вычисление тройного интеграла в цилиндрической и сферической системе координат.
Вычисление объема цилиндрического тела с помощью тройного интеграла.
Литература: [5] стр. 160-210, [6] стр. 378-398, [7] стр. 445-459.
Примеры : [2] стр. 6-28, [3] стр. 4-95.
2. Криволинейные интегралы
2.1 Криволинейные интегралы второго рода. Основные понятия
Рассмотрим
задачу: На материальную точку (x;y)
действует переменная сила
.
Под действием этой силы точка перемещается
по некоторой кривойАВ(от точкиАк точкеВ). Найти работу, которую
производит сила на данном участке.
Решение.
Р
Рис.
22возьмем произвольным образом точку
(рис. 22). Заменим каждую дугу
вектором
,
где
. СилуFiбудем считать постоянной на векторе
перемещения и равной заданной силе в
точкеСi
дуги
,
т.е.
.
Работа есть скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения.
- работа на i-ом
участке. Работа на всей кривой будет
равна сумме работ наi-ых
участках, т.е.
.
За точное значение работы Апримем предел полученной суммы
.
Таким образом, работу можно вычислить, проинтегрировав вектор силы по дуге перемещения. Отвлекаясь от физического смысла интеграла, если при стремлении к нулю шага разбиения кривой АВинтегральные суммы имеют конечный предел, то этот предел называетсякриволинейным интегралом II рода (или интегралом по координатам) и обозначается
Аналогично определяется криволинейный интеграл по пространственной кривойL
Теорема.
Если кривая АВ– кусочно-гладкая,
а функцииP(x,
y, z),
Q(x,
y, z)иR(x,
y, z)
– непрерывны на кривойАВ, то
криволинейный интеграл II рода
существует
и не зависит от способа разбиения и
выбора точки.
Свойства криволинейного интеграла второго рода.
1) Криволинейный интеграл при перемене направления пути интегрирования кривой меняет знак.
2) Если кривая АВ точкойСразбита на частиАС иСВ, то интеграл по всей кривой равен сумме интегралов по ее частям
3) Если кривая АВлежит в плоскости, перпендикулярной осиОх, то
Аналогичные
соотношения справедливы при интегрировании
для кривой, лежащей в плоскости,
перпендикулярной оси Oyили осиOz
;
4)
Криволинейный интеграл по замкнутой
кривой Lне зависит
от выбора начальной точки, а зависит
только от направления обхода кривой
(обозначается
)
Направление обхода контураL задается дополнительно. ЕслиL– замкнутая кривая без точек самопересечения, то направление обхода контура против часовой стрелки называется положительным.