- •Высшая математика конспект лекций
- •1 Курс, 2 семестр
- •Содержание
- •Тема 6 «Функции нескольких переменных» 7
- •Тема 7 «Комплексные числа. Многочлены» 13
- •Тема 8 «Неопределённый интеграл» 19
- •Тема 9 «Определенный интеграл» 38
- •Тема 10 «Приложения определенного интеграла» 43
- •Тема 11 «Дифференциальные уравнения» 48
- •Введение
- •Тематический план
- •Предел функции двух переменных.
- •Частные производные первого порядка
- •Градиент функции. Производная по направлению вектора.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7 «Комплексные числа. Многочлены» Основные понятия
- •Действия с комплексными числами
- •Рациональные дроби. Краткие сведения из теории многочленов.
- •Рациональные дроби.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 8 «Неопределённый интеграл» Первообразная функция. Основная теорема о первообразных
- •Понятие неопределенного интеграла
- •Основные свойства неопределенного интеграла
- •Инвариантность формул интегрирования
- •Метод непосредственного интегрирования
- •Метод замены переменной (способ подстановки)
- •Интегрирование по частям
- •Интегралы от некоторых функций, содержащих квадратный трехчлен
- •Интегрирования рациональных дробей
- •Интегрирование тригонометрических функций
- •Интегрирование иррациональных функций
- •Интегралы от дифференциальных биномов
- •Интегрирование некоторых иррациональных функций с помощью тригонометрических подстановок
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9 «Определенный интеграл» Понятие определённого интеграла.
- •Основные свойства определённого интеграла.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10 «Приложения определенного интеграла» Вычисление площадей плоских фигур
- •Вычисление объема тела
- •Обыкновенные дифференциальные уравнения 1-го порядка.
- •Условие (5) называется начальным условием.
- •Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными.
- •Однородные дифференциальные уравнения 1-го порядка
- •Линейные дифференциальные уравнения 1-го порядка
- •Нетрудно заметить, что уравнение (21) представляет собой уравнение с разделяющимися переменными, метод решения которого изложен в лекции 1.
- •Уравнение Бернулли Уравнением Бернулли называется уравнение вида:
- •Геометрические задачи.
- •Пример 7.
- •Решение
- •Дифференциальные уравнения высших порядков.
- •Дифференциальные уравнения высших порядков, допускающие понижение порядка
- •Решить дифференциальное уравнение:
- •Пример 10.
- •Линейные дифференциальные уравнения порядка n
- •Решение линейных неоднородных уравнений
- •Решение однородных уравнений.
- •Линейные неоднородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами.
- •Укажем частные решения , соответствующие различным простейшим случаям специальной правой части:
- •Пример. (Задача типа 61-70).
- •Решение
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
Рациональные дроби. Краткие сведения из теории многочленов.
Определение. Сумма целых неотрицательных степеней неизвестного Х, взятых с некоторыми числовыми коэфйфициентами, называется многочленом.
Здесь: - действительные числа.
n- cтепень многочлена.
Операции над многочленами.
1). При сложении (вычитании) двух многочленов складываются (вычитаются) коэффициенты при одинаковых степенях неизвестнолго х.
2). Два многочлена равны, если они имеют одинаковую степень и равные коэффициенты при одинаковых степенях Х.
3). Степень многочлена, получаемого при перемножении двух многочленов, равна сумме степеней перемножаемых многочленов.
4). Линейные операции над многочленами обладают свойствами ассоциативности, коммутативности и дистрибутивности.
5) Деление многочлена на многочлен можно осуществить по правилу «деление уголком».
Определение. Число х=а называется корнем многочлена, если подстановка его в многочлен обращает его в нуль, т. е.
Теорема Безу. Остаток от деления многочлена на двучлен (х-а) равен значению многочлена при х=а, т. е.
Доказательство.
Пусть , где
Полагая в равенстве х=а, получим
Выводы.
1). При делении многочлена на двучлен (х-а) остатком всегда будет число.
2). Если а – корень многочлена, то многочлен делится на двучлен (х-а) без остатка.
3) При делении многочлена степени n на двучлен (х-а) в частном получаем многочлен степени (n-1).
Основная теорема алгебры. Любой многочлен смтепени n (n>1) имеет хотябы один корень (приводим без доказательства).
Следствие. Всякий многочлен степени n имеет ровно n корней и над полем комплексных чисел разлагается в произведение n линейных множителей, т. е. Среди корней многочлена могут быть повторяющиеся числа (кратные корни). У многочленов с действительными коэффициентами комплексные корни могут появляться только сопряжёнными парами. Докажем последнее утверждение.
Пусть - комплексный корень многочлена, тогда На основании общего свойства комплексных чисел можно утверждать следовательно - тоже корень.
Каждой паре комплексных сопряжённых корней многочлена соответствует квадратный трёхчлен с действительными коэфйфициентами.
здесь p, q- действительные числа (показать на примере).
Вывод. Всякий многочлен представим в виде произведения линейных множителей и квадратных трёхчленов с действительными коэффициентами.
Рациональные дроби.
Рациональной дробью называется отношение двух многочленов.
Если , то рациональная дробь называается правильной. В противном случае дробь – неправильная. Всякую неправильную дробь можно представить в виде суммы многочлена (частного) и правильной рациональной дроби путём деления многочлена, стоящего в числителе, на многочлен, стоящий в знаменателе.
Пример.
- неправильная рациональная дробь.
Данную неправильную рациональную дробь теперь можно представить в следующем виде.
С учётом показанного, в дальнейшем будем рассматривать только правильные рациональные дроби.
Существуют так называемые простейшие рациональные дроби – это дроби, не поддающиеся никакому упрощению. Эти простейшие дроби имеют вид:
Правильную рациональную дробь более сложного вида всегда можно представить в виде суммы простейших рациональных дробей. Набор дробей определяется набором корней многочлена, стоящего в знаменателе правильной несократимой рациональной дроби. Правило разложения дроби на простейшие следующее.
Пусть рациональная дробь представлена в следующем виде.
Здесь в числителе простейших дробей стоят неизвестные коэффициенты, которые всегда могут быть определены методом неопределённых коэффициентов. Суть метода состоит в приравнивании коэффициентов при одинаковых степенях Х у многочлена, стоящего в числителе исходной дроби и многочлена, стоящего в числителе дроби, полученной после приведения простейших дробей к общему знаменателю.
Пример.
Приравняем коэффициенты при одинаковых степенях Х.
Решая систему уравнений относительно неизвестных коэффициентов, получим.
Итак, данная дробь представима набором следующих простейших дробей.
Приведением к общему знаменателю убеждаемся в правильности решения задачи.