- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
- •Програма курсу
- •Предмет диференціальної геометрії. Історичний огляд розвитку диференціальної геометрії
- •Тема 1. Вектор-функція скалярного аргументу
- •1.1. Операції над сталими векторами та їх застосування
- •1.2. Вектор-функція скалярного аргументу
- •1.3. Границя вектор-функції
- •1.4. Неперервність вектор-функції
- •1.5. Похідна вектор-функції
- •1.6. Формула Тейлора
- •1.7. Інтеграл від вектор-функції
- •1.8. Вектор сталої довжини
- •Контрольні питання до теми 1
- •Тема 2. Поняття кривої. Регулярна крива і способи її задання
- •2.1. Поняття кривої
- •2.2. Способи аналітичного задання просторової кривої
- •2.3. Випадок плоскої кривої
- •Контрольні питання до теми 2
- •Перелічіть способи аналітичного задання просторової кривої. Запишіть відповідні рівняння. Які умови є достатніми для того, щоб ці рівняння визначали регулярну криву?
- •Тема 3. Дотична пряма і супровідний тригранник кривої
- •3.1. Дотична пряма просторової кривої
- •3.2. Нормальна площина просторової кривої
- •3.3. Дотична і нормаль плоскої кривої
- •3.4. Стична площина кривої
- •3.5. Супровідний тригранник кривої
- •Контрольні питання до теми 3
- •Тема 4. Поняття теорії кривих, пов’язані з поняттями кривини та скруту
- •4.1. Довжина дуги кривої. Натуральна параметризація
- •4.2. Кривина кривої, заданої в натуральній параметризації
- •4.3. Кривина кривої в довільній параметризації
- •4.4. Кривина плоскої кривої
- •4.5. Скрут кривої, заданої в натуральній параметризації
- •4.6. Скрут кривої в довільній параметризації
- •4.7. Формули Френе
- •1. ; 2.; 3..
- •Контрольні питання до теми 4
- •Список використаної та рекомендованої літератури
- •Додаток 1 Питання для підготовки до вхідного контролю з навчальної дисципліни «Диференціальна геометрія та топологія»
- •Додаток 2
- •Завдання вхідного контролю з навчальної дисципліни
- •«Диференціальна геометрія та топологія»
- •Варіант 1
- •Варіант 2
- •Варіант 3
- •Варіант 4
- •Варіант 5
- •Варіант 6
- •Варіант 7
- •Варіант 8
- •Варіант 9
- •Варіант 10
- •Додаток 3 Тестовий контроль з теорії кривих Тест 1. Вектор-функція скалярного аргументу
- •1. Вказати правильні відповіді із запропонованих. Якщо правильних відповідей декілька, перелічити їх усі.
- •2. Вставити пропущені слова так, щоб одержалось правильне твердження.
- •Тест 2. Поняття кривої. Регулярна крива і способи її задання
- •1. Вказати правильні відповіді із запропонованих. Якщо правильних відповідей декілька, перелічити їх усі.
- •Тест 3. Дотична пряма і супровідний тригранник кривої
- •1. Вказати правильні відповіді із запропонованих. Якщо правильних відповідей декілька, перелічити їх усі.
- •Пов’язані з поняттями кривини та скруту
- •1. Вказати правильні відповіді із запропонованих.
- •2. Вставити пропущені слова так, щоб одержалось правильне твердження.
- •Зоря Валентина Дмитрівна,
1.3. Границя вектор-функції
|
Нехай
вектор-функція
|
Позначення:
.
Отже,
кожну вектор-функцію можна подати як
суму границі і нескінченно малого
вектора:
.
Теореми про границі
|
Теорема
1. Якщо
границі вектор-функцій
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
|
Доведемо, наприклад, властивість 4.
□ Згідно з умовою теореми й означенням границі вектор-функції маємо:
,
.
Тоді
![]()
.
■
1.4. Неперервність вектор-функції
Як і для скалярної функції, можна дати декілька означень неперервної вектор-функції.
|
Вектор-функція
точці:
|
|
Вектор-функція
|
Властивості неперервних вектор-функцій:
|
Теорема
2.
Якщо вектор-функції
1.
2.
3.
4.
5.
|
|
Теорема
3. Функція
|
|
Вектор-функція називається неперервною на множині U, якщо вона неперервна в кожній точці цієї множини. |
1.5. Похідна вектор-функції
Нехай
,
.
|
Нехай
вектор-функція
якщо ця границя існує і скінченна за модулем. |
|
Вектор-функція
|
З означення границі вектор-функції випливає, що
,
де
,
.
Отже,
приріст диференційовної в точці
вектор-функції можна подати у виді:
.
Звідси
випливає, що диференційовна в точці
вектор-функція
є неперервною в цій точці.
Обернене твердження, взагалі кажучи, не є правильним.
|
Диференціалом
векторної функції
|
Властивості диференційовних вектор-функцій:
|
Теорема
4.
Нехай векторні функції
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
|
Для прикладу наведемо доведення твердження 4.
□ Позначимо
,
тоді
;
![]()
![]()
.
Скориставшись
неперервністю вектор-функції
,
умовою диференційовності вектор-функцій
,
та теоремою 1, перейдемо до границі при
в одержаному співвідношенні. В результаті
матимемо:
![]()
..■
З
теореми 4 випливають відповідні
властивості диференціалів вектор-функцій.
Наприклад: ![]()
|
Похідною
другого порядку
|
Аналогічно визначаються похідні вектор-функції вищих порядків.
|
Регулярною
вектор-функцією класу |
Позначення:
–
множина всіх векторних та скалярних
функцій, які в кожній точці
мають неперервні похідні до
-го
порядку включно.
