Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Математика ч.1 (УМК 7,8).pdf
Скачиваний:
70
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
2.14 Mб
Скачать

158.a z2 x2 i z2 y2 3 j 2z x y k ,

159.a z sin xi y2 j cos xk ,

160.a 3zi 2 yz 1 j 3x y2 z2 k.

4.3.Текущий контроль

 

 

 

 

 

 

Тренировочные тесты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тест №1

 

 

 

1.

Выберите

 

интеграл,

к

 

 

которому

сводится

интеграл

0

4 x2

4 x2 y2

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

dy

 

 

x2 y2 dz ,

 

при

 

переходе

к цилиндрическим

2

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

координатам.

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

0

2

 

 

 

2

 

 

 

а)

d d 2dz ;

б)

d d 2dz ;

 

 

2

0

0

 

 

2

0

0

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

2

4

 

 

 

в)

d d 2dz ;

г)

d d dz .

 

 

 

 

2

0

0

 

 

 

2

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Объем тела определяется по формуле

 

а)

1 zx 2 zy 2 dxdy;

б) dxdy; в)

dxdydz; г)

D

 

D

V

P x, y dx Q x, y dy.

L

3.

Масса тела определяется по формуле

 

 

а) (x, y, z)dxdydz;

б) f (x, y, z)dl;

в) f x, y dxdy;

г)

1 zx 2 zy 2 dxdy.

 

V

 

L

 

 

D

D

 

 

 

 

2

1

3 y

 

 

 

4.

Вычислите интеграл

dx dy 3 x dz .

 

 

 

 

 

0

0

0

в) 9 / 2;

 

 

 

а) -10;

 

 

 

б) 10;

 

г) 9 / 2.

5.

Если (5xy 3zx)dxdydz

равен 3, то 3(5xy 3zx)dxdydz равен

 

T

 

 

 

 

T

 

 

 

a) 6;

 

 

б) -3;

в) 9;

г) 0.

 

 

 

 

 

 

 

161

 

 

6.

Найдите дифференциал d площади поверхности z 2

x2 y2 .

 

а) 2 x2 y2 dxdy ;

б) 4xydxdy ;

 

 

в) 2dxdy ;

г) 1 4x2 4 y2 dxdy .

 

7.

Формула для вычисления F(x, y, z)d , где : z f (x, y) , имеет вид

 

 

 

 

а) F(x, y, z)d F(x, y, f (x, y)) 1 ( f 'x )2 ( f 'y )2 dxdy

D

б) F(x, y, z)d F(x, y, f (x, y))dxdy

D

в) F(x, y, z)d F(x, y, z)dxdydz

D

 

г) F(x, y, z)d F(x, y, f (x, y))

( f 'x )2 ( f 'y )2 dxdy

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Вычислите

 

 

 

1

d

, где - часть

параболического цилиндра

 

1 4z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z y2 , задаваемая неравенствами 0 x 2, y x,

z 0 .

 

а) 2;

б)

2 ;

 

в) 1;

г)

5 .

 

 

 

 

 

9.

Площадь поверхности определяется по формуле

 

 

 

 

 

а) f x, y dl;

б) d ;

в) f (x, y, z)dxdydz;

 

г) (x, y)dxdy.

L

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

D

10.

Найдите

массу

части

поверхности

:

z x2

y2 , задаваемую

неравенством

z 2 ,

если плотность x, y, z

 

 

1

 

(при вычислении

1

4z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двойного интеграла перейдите к полярным координатам).

а) 2 2 ;

б)

3

;

в)

17

;

г) .

 

2

 

2

 

 

 

 

11. Формула для вычисления F(x, y, z)dxdy

, где : z f (x, y) , имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) F(x, y, z)dxdy F(x, y, f (x, y))dxdy

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

162

 

 

 

б) F(x, y, z)dxdy F(x, y, f (x, y))

1 ( f 'x )2 ( f 'y )2 dxdy

 

D

 

в) F(x, y, z)dxdy F(x, y, z)dxdydz

 

D

 

г) F(x, y, z)dxdy F(x, y, z)dxdy

 

 

D

 

12. Направляющий косинус угла между вектором нормали к поверхности

: z f (x, y)

и осью Ох вычисляется по формуле

 

 

 

 

а)

cos

 

 

f 'x

 

 

б) cos

 

f

'x

 

 

 

 

 

( f 'z )2 ( f 'y )2

 

 

1 ( f 'x )2 ( f 'y )2

 

1

 

 

 

 

 

в)

cos

 

f 'y

 

 

г) cos

f 'z

 

 

 

1 ( f 'x )2 ( f 'y )2

 

 

1 ( f 'x )2 ( f 'y )2

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

Вычислите

2x 8z2 dydz ,

где

-

внешняя

сторона части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхности кругового

цилиндра

 

y2

z2

9,

ограниченная

плоскостями

z 0 и z 3.

 

б) 3 ;

 

 

 

в) 27 ;

 

 

 

 

 

а) 24;

 

 

 

 

г) 0.

14.

Вычислите,

используя

 

 

формулу

Остроградского-Гаусса,

2x z dydz x 4 y dxdz

3x 2 y dxdy , где

2

- внешняя

сторона поверхности треугольной пирамиды, образованной координатными плоскостями и плоскостью 2x y 6z 6.

а) 6;

б) 18;

в) 12;

г) 0.

15. Вычислите, используя формулу Стокса

zdx 2 yzdy y2dz , где L -

 

 

 

L

 

линия пересечения части

поверхности

эллиптического параболоида

x2 9 y2 9 z ,

лежащей

в первом

октанте,

с координатными

плоскостями. Направление обхода контура идет от оси Ox к оси Oy и к оси

Oz .

а) 18;

б) 27;

в) -18;

г) -27.

 

 

Тест №2

 

1. Найдите производную скалярного поля U (x, y, z) ln 4 z2 xyz 2

в точке M0 1;1;2

по направлению вектора a 3i 6 j 6k .

 

а) 3;

б) 1;

в) 0;

г) 4.

 

163

 

 

2. Найдите градиент скалярного поля U (x, y, z) x2 xcos( y z) в точке

 

 

2; 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j 2k

 

 

 

j k ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) 4i

2

;

 

б) 4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 4i

2

j 2k

;

 

г) 4i

j k .

 

 

 

 

 

 

 

3.

Определите,

будет

 

ли скалярное поле

U (x, y, z) xln

y

x2 y

 

 

z

гармоническим или нет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) гармоническое;

 

б) негармоническое.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

4. Определите уравнения векторных линий поля a

 

 

i

 

 

j

 

 

 

x

y

 

 

 

а) x2 y2 C

б) x2 y2 C

в) y xC

г) x y C

 

 

 

5. Определите признак потенциальности векторного поля a :

 

 

 

 

 

 

а) rota

0;

 

б) rota 0;

 

 

 

в) rota .

 

 

 

6. Определите признак соленоидальности векторного поля a

:

 

 

 

 

 

а) diva

0;

 

б) diva 0;

 

 

 

в) diva .

 

 

 

7.

Найдите дивергенцию векторного поля a z2i 2 yj

2xyk .

 

 

 

 

 

а) 2z ;

 

 

б) 2;

в) z2 2 2xy ;

 

 

 

г) -1.

 

 

 

8. Найдите с помощью теоремы Остроградского-Гаусса поток векторного

поля a 2xi xzj 4zk

через внешнюю сторону полной поверхности

тетраэдра,

ограниченного

координатными плоскостями и

плоскостью

2x y 6z 6.

 

 

 

 

 

 

а)

6;

б) 18;

в) 0;

г) 9.

 

j y2k по

9. Вычислите циркуляцию векторного поля a yzi 4zx2

линии ABFA пересечения с

координатными

плоскостями части

поверхности :

x2 y2 (z 2)2 ,

лежащей в первом октанте.

A, B, F, A -

точки пересечения поверхности с осями Ox,Oy,Oz соответственно.

а) 16;

б) -16;

 

в) -8;

г) 8 / 3 .

 

10. Найдите ротор векторного поля a 3y2i 6xyj 2 yzk .

 

а) 2zi ;

б) 6 yj ;

 

в) 6 yk ;

г) 8i .

11. Найдите потенциал векторного поля a 2 yzi 2

xz y j 2xyk .

а) 2xy2 z C ;

б) 4xyz y2 C ;

 

 

в) 6xyz y2 C ;

г) 2xyz y2 C .

 

 

12. Определите вид векторного поля a exi 2 yzj y2k .

 

 

 

 

164

 

 

 

а) потенциальное, несоленоидальное;

б) соленоидальное, потенциальное;

в) непотенциальное, несоленоидальное;

г) гармоническое.

 

13. Найдите U , если U 2x2 y 4 y2

5z 2 .

 

 

а) 4 y 4x ;

б) 3;

в) 4 y 8;

г) 0.

 

14. Найдите a если a

xyi .

 

 

 

а) xj yk ;

б) O ;

 

в) j ;

г) выражение не имеет смысла.

15. Выберите выражение, которое для любого векторного поля a

равно числу

ноль

 

 

 

 

в)

 

 

а) a ;

б)

a ;

a ;

г) a.

Тест №3

1.Выберите из приведенных выражений разложение в тригонометрический ряд Фурье функции f x , определенной на промежутке ; и нечетной

на этом промежутке:

а) f x a0 an cos n x bn sin n x ; 2 n 1

 

г) f x a0

в) f x bn sin nx;

n 1

2

б) f x bn sin n x ;

n 1

an cos n x .

n 1

2.Выберите из приведенных выражений разложение в тригонометрический ряд Фурье функции f x , определенной на промежутке ;

а) f x

a0

 

 

 

 

f x a0

 

an cos n x bn sin n x ;

б)

an cos nx;

 

2

n 1

 

 

 

2

n 1

 

f x a0

 

bn sin nx ;

 

 

 

в)

an cos nx

г)

f x bn cos nx.

 

 

2

n 1

 

 

n 1

 

3.Выберите из приведенных выражений разложение в тригонометрический ряд Фурье функции f x , определенной на промежутке 2;2 и четной на этом

промежутке:

а) f x a0

 

 

 

 

 

f x a0

 

 

n x

 

an cos 2nx

bn sin 2nx ; б)

an cos

;

 

2

n 1

 

n x

 

г) f x a0

2

n 1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) f x bn sin

;

an cos 2nx .

 

 

 

 

n 1

2

 

2

n 1

 

 

 

 

4. Разложение в ряд Фурье

2π-периодической функции f (x) ,

заданной на

интервале [-π,π) равенствами:

 

 

 

 

 

 

 

f

0,

при - x 0,

имеет вид

 

 

 

(x)

 

 

при

0 x .

 

 

 

 

2x,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

165

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4(1 ( 1)

n

)

 

1 ( 1)

n

а) f (x) 2

 

 

 

 

cos nx

 

sin nx ;

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) f (x) 4

 

sin 2nx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ( 1)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) f (x) 2

 

 

 

sin nx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4(1 ( 1)n )

 

 

( 1)n

 

 

 

г) f (x) 2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

cos nx

 

 

 

sin nx

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Найти разложение в ряд Фурье по синусам для функции f (x) , заданной на

промежутке

0 x формулой f (x) 1 .

 

а) искомое разложение будет иметь вид

 

 

 

2

 

 

 

( 1)n 1

 

 

 

 

 

f (x)

 

sin nx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

n

 

 

 

 

б) искомое разложение будет иметь вид

f (x) sin x

1

sin 3x

1

sin 5x ...

1

 

sin(2n 1)x ... ;

 

 

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

3

5

 

 

 

в) искомое разложение будет иметь вид

 

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

sin nx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

n

 

 

 

6. Найти разложение в ряд Фурье по косинусам для функции f (x) , заданной на

промежутке

0 x формулой f (x)

1

x .

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) искомое разложение будет иметь вид

f (x)

 

 

2

1

cos nx

;

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1n2

 

 

 

 

 

 

б) искомое разложение будет иметь вид

f (x)

 

 

1

( 1)n 1

cos nx ;

 

 

4

 

 

n2

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

в) искомое разложение будет иметь вид

f (x)

 

 

2

1 ( 1)n

cos nx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

n 1 n2

 

 

 

 

166

7. Указать,

каким рядом Фурье будет представлена функция, имеющая такой

график

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

 

 

 

 

bn sin

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

a

 

cosnx b

sinnx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

n 1 n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

x

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

n x

 

n x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

о

 

 

an cos

 

 

bn sin

 

 

;

-2

 

2

2

 

 

2

 

0

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

aо

 

 

 

 

 

 

n x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

a

cos

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

n 1 n

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тест №4

1. Укажите какой из физических процессов определяется уравнением

2u a2 2u :t2 x2

а) процесс распространения тепла; б) процесс диффузии;

в) процесс колебаний струны или колебаний электромагнитного поля; г) стационарный физический процесс, т.е. процесс который не зависит

от времени.

2.

Укажите название уравнения

u

a

2

2u

:

 

 

 

t

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) волновое уравнение;

 

б) уравнение теплопроводности;

 

в) уравнение Лапласа;

 

г) уравнение Пуассона.

3.

Определите тип уравнения u

2u

 

2u

 

2u

0 :

x2

y2

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

а) эллиптического типа;

 

б) гиперболического типа;

 

в) параболического типа;

 

г) тип уравнения в области меняется.

4. Уравнение U

a2 2U относится к

 

 

 

t

x2

 

 

а)

параболическому типу;

б)

гиперболическому типу;

в)

смешанному типу;

г)

эллиптическому типу.

5.Определите, решением какой задачи является формула

An cos n lat Bn sin n lat sin nl x :

n 1

а) решением задачи Коши для волнового уравнения методом

167

Даламбера; б) решением уравнения теплопроводности при заданных начальных и

граничных условиях методом Фурье; в) решением волнового уравнения при заданных начальных и

граничных условиях методом Фурье; г) решением задачи Коши для уравнения теплопроводности, т.е.

интеграла Пуассона.

6. Определите, решением какой задачи является формула

u x,t 1 x at x at

1

 

Ψ z dz.

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2a

x at

 

а) решением задачи Коши для волнового уравнения методом Даламбера;

б) решением уравнения теплопроводности при заданных начальных и граничных условиях методом Фурье;

в) решением волнового уравнения при заданных начальных и граничных условиях методом Фурье;

г) решением задачи Коши для уравнения теплопроводности, т.е. интеграла Пуассона.

 

 

an 2

 

 

 

 

 

t

 

 

7. Формула U (x,t)

Cne

 

l

 

sin

n x

дает решение

l

 

n 1

 

 

 

 

 

 

a)уравнения распространения тепла в конечном стержне;

b)уравнения колебания конечной струны;

c)уравнения колебания бесконечной струны;

d)уравнения Лапласа.

8.Определите формулу для решения методом Фурье волнового уравнения :

а) u x,t X x T t ;

б) u x,t

 

X x

;

в) u x,t X x T

t .

 

 

T t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы на тренировочные тесты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ вопроса

 

 

 

 

 

 

 

теста

1

2

3

4

 

5

6

 

7

8

 

9

10

11

12

13

 

14

15

1

б

в

а

б

 

в

в

 

а

а

 

б

г

а

б

г

 

б

а

2

б

г

б

а

 

а

б

 

б

б

 

г

а

г

а

в

 

в

в

3

в

в

б

г

 

а

б

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

в

б

а

а

 

в

а

 

а

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

168