- •Векторы и операции над ними
- •Понятие n-мерного векторного пространства
- •Скалярное произведение векторов
- •Угол между n-мерными векторами
- •Линейная зависимость векторов
- •Базис и ранг системы векторов
- •Ортонормированный базис
- •Матрицы. Основные понятия
- •Операции над матрицами
- •Определитель матрицы
- •Обратная матрица
- •Ранг матрицы
- •Линейное уравнение. Основные понятия
- •Системы линейных уравнений
- •Теорема Кронекера-Капелли
- •Метод обратной матрицы. Метод Крамера
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Однородные системы уравнений
- •Собственные векторы и собственные числа
- •Использование алгебры матриц
- •Использование систем линейных уравнений
- •Системы координат на плоскости
- •Связь полярной и прямоугольной систем координат
- •Простейшие приложения метода координат на плоскости
- •Линии на плоскости. Основные понятия
- •Общее уравнение прямой
- •Уравнение прямой с угловым коэффициентом
- •Уравнение прямой L, проходящей через две заданные точки
- •Уравнение прямой в отрезках
- •Нормальное уравнение прямой
- •Расстояние от точки до прямой
- •Общее уравнение плоскости
- •Нормальное уравнение плоскости
- •Расстояние от точки до плоскости
- •Параметрическое уравнение прямой
- •Каноническое уравнение прямой
- •Точки пересечения прямой и плоскости
- •Понятие числовой последовательности. Арифметические операции над последовательностями
- •Связь бесконечно больших и бесконечно малых последовательностей
- •Простейшие свойства бесконечно малых последовательностей
- •Свойства сходящихся последовательностей
- •Монотонные последовательности
- •Предел функции
- •Односторонние пределы
- •Свойства пределов функций
- •Сравнение функций
- •Непрерывность функции в точке
- •Свойства непрерывных функций
- •Односторонняя непрерывность. Точки разрыва и их классификация
- •Свойства непрерывных на отрезке функций
- •Определение производной и ее простейшие свойства
- •Геометрический смысл производной
- •О связи дифференцируемости и непрерывности функций
- •Логарифмическая производная
- •Таблица производных простейших элементарных функций
- •Производные высших порядков
- •Геометрический смысл дифференциала
- •Применение производной в экономике
- •Теорема Ферма (о равенстве нулю производной)
- •Сравнение функций по скорости роста
- •Формулы Маклорена и Тейлора
- •Разложение в ряд Маклорена элементарных функций
- •Условия возрастания и убывания функции
- •Понятие экстремума
- •Необходимое условие экстремума
- •Выпуклость функции. Точки перегиба
- •Схема исследования функции на выпуклость
- •Асимптоты графика функции
- •Исследование функций и построение их графиков
- •Эластичность функции
- •Свойства эластичности функции
- •Эластичность элементарных функций
- •Определение комплексных чисел
- •Традиционная форма записи комплексных чисел
- •Геометрическое изображение комплексных чисел
- •Операции над комплексными числами
- •Экспонента с комплексной переменной
Лекция № 7 |
Плоскость и прямая в пространстве |
проф. Дымков М.П. |
62 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Параметрическое уравнение прямой
Пусть даны точка M0 (x0, y0, z0 ) на прямой и вектор s = (l,m,n) , лежащий на
этой прямой (или ей параллельной). Вектор s называют еще направляющим вектором прямой.
Этими условиями однозначно определяется прямая в пространстве. Найдем ее
уравнение. Возьмем произвольную точку M (x, y, z) на прямой. Ясно, что векторы
M0M (x − x0, y − y0, z − z0 ) и s коллинеарны.
Следовательно, M0M = t s − есть векторное уравнение прямой.
В координатной записи последнее уравнение имеет следующее параметрическое представление
|
x = x0 +t l , |
|
y = y0 +tm , |
|
z = z0 +tn , |
−∞ < t < +∞, |
||||||||||||
где t – «пробегает» |
промежуток (−∞,∞) , |
(т.к. точка M (x, y, z) должна |
||||||||||||||||
«пробегать» |
всю прямую). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2. Каноническое уравнение прямой |
|
|
|
|
||||||||||||||
Исключив параметр t из предыдущих уравнений, имеем |
|
|||||||||||||||||
|
x − x |
|
y − y |
0 |
|
z − z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
= |
|
= ( |
|
)0 |
|
= t − |
|
каноническое уравнение прямой. |
||||||||
l |
m |
|
n |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Угол между прямыми. Условия « » и « » двух прямых |
||||||||||||||||||
Пусть даны две прямые |
L : |
x − xi |
|
= |
y − yi |
|
= |
z − zi |
, |
i =1,2. |
||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
li |
|
mi |
|
ni |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Определение. |
Углом между прямыми L1 и L2 |
назовем любой угол из |
двух углов, образованными двумя прямыми, соответственно параллельными данной и проходящими через одну точку (для чего возможно требуется совершить параллельный перенос одной из прямых).
Из определения следует, что один из углов равен углу ϕ между
направляющими векторами прямых |
|
|
= (l1,m1,n1) |
и |
|
|
= (l2,m2,n2 ) , [а второй угол |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
s1 |
s2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
тогда будет равен (π −φ) ]. Тогда угол определяется из соотношения |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
( |
|
|
|
, |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
s1 |
s2 |
|
|
|
|
l |
l |
+ m m |
+ n |
n |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
cosφ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
1 |
2 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
|
|
. |
|
|
|||||||||
|
|
s1 |
|
|
|
s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
l12 + m12 + n12 |
|
l22 + m22 + n22 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Прямые параллельны, если s и s |
коллинеарны |
l1 |
|
= |
m1 |
= |
n1 |
|
= . t |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
m2 |
|
|
|
n2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямые перпендикулярны s1 s2 l1 l2 + m1 m2 + n1 n2 = 0 .
Лекция № 7 |
Плоскость и прямая в пространстве |
проф. Дымков М.П. |
63 |
4.Угол между прямой и плоскостью. Условия « » и « » прямой и
плоскости
Пусть прямая L задана своим каноническим уравнением x −l x0 = y −my0 = z −nz0 ,
а плоскость P – уравнением
Ax + By +Cz + D = 0.
Определение. Углом между прямой L
и плоскостью р называется острый угол между прямой L и ее проекцией на плоскость.
Из определения (и рисунка) следует, что искомый угол ϕ является дополнительным (до прямого угла) к углу между вектором нормали n(A, B,C) и
направляющим вектором s(l,m,n) .
|
|
|
|
( |
|
|
|
, |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тогда |
π |
|
|
s |
n |
|
|
|
Al + Bm +Cn |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
cos |
2 |
−φ |
= sinφ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
s |
|
n |
|
|
A2 + B2 +C2 l2 + m2 + n2 |
|
( . берется, чтобы получить острый угол).
Если L Р, то тогда s n (s,n)= 0
Al + Bm +Cn = 0 − |
условие « ». |
||||
Если L Р, то тогда s коллинеарно n |
|||||
|
A |
= |
B |
= C − |
условие « ». |
|
l |
m |
|||
|
|
n |
|
||
5. Точки пересечения прямой и плоскости |
|||||
L : x = x0 +l ,t , |
y = y0 + m t , z = z0 + n t ; |
||||
P : Ax + By +Cz + D = 0 . |
|||||
Подставив выражения для х, у, z в уравнение плоскости и преобразовав, |
|||||
найдем |
t = − Ax0 + By0 +Cz0 + D . |
||||
|
|
|
|
Al + Bm +Cn |
Теперь, если подставить найденное «t» в параметрические уравнения прямой, то найдем искомую точку пересечения
Лекция № 8-9 |
|
|
Основы математического анализа |
|
проф. Дымков М.П. |
64 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одной из основных операций математического анализа является операция предельного перехода, которая встречается в курсе в различных формах. Мы начнем с самой простейшей формы операции предельного перехода, основанной на понятии предела так называемой числовой последовательности. Это облегчит нам введение и другой весьма важной формы операции предельного перехода – предела функции. В последующем конструкции предельных переходов будут использоваться в построении дифференциального и интегрального исчисления.
Понятие числовой последовательности. Арифметические операции над последовательностями
Бесконечно малые и бесконечно большие последовательности
Связь бесконечно больших и бесконечно малых последовательностей.
Простейшие свойства бесконечно малых последовательностей
Предел последовательности.
Свойства сходящихся последовательностей
Арифметические операции над сходящимися последовательностями
Монотонные последовательности
Критерий сходимости Коши
Число е и его экономическая иллюстрация.
Применение пределов в экономических расчетах
§1. Числовые последовательности и простейшие свойства
1.Понятие числовой последовательности. Арифметические операции над последовательностями
Числовые последовательности представляют собой бесконечные множества чисел. Примеры последовательностей известны из школы:
1)последовательность всех членов бесконечной арифметической и геометрической прогрессий;
2)последовательность периметров правильных n-угольников, вписанных в данную окружность;
3) последовательность чисел |
3 |
|
33 |
333 |
приближающих число |
1 |
. |
|||
|
|
, |
|
|
, |
3 |
||||
10 |
100 |
|||||||||
|
|
1000 |
|
|
Лекция № 8-9 |
Основы математического анализа |
проф. Дымков М.П. |
65 |
Определение. |
Если каждому значению n |
из натурального ряда |
чисел |
N ={1, 2, } ставится в соответствие по определенному правилу некоторое ве- |
|||
щественное число xn , то множество занумерованных вещественных чисел |
|
||
|
x1, x2, , x,n |
|
(1) |
будем называть числовой последовательностью (или просто последовательностью).
Отдельные числа x3, x5, xn будем называть элементами или членами последовательности (1). Символ xn называют общим или n-м членом данной последовательности. Придавая значение n = 1, 2, … в общем члене xn мы получаем, соответственно, первый x1 , второй x2 и т.д. члены.
Последовательность считается заданной (см. Опр.), если указан способ получения любого ее элемента. Часто последовательность задают формулой для общего члена последовательности.
Для сокращения записи последовательность (1) иногда записывают как
{xn}. Например, |
1 |
|
означает последовательность 1, |
1 |
1 |
1 |
, ; для |
|
|
|
2 |
, |
, |
n |
|||
|
n |
|
|
3 |
|
|||
{1+ (−1)n} имеем |
|
0, 2, 0, 2, … . |
|
|
|
|
|
Структура общего члена (его формула) может быть сложной. Например,
n, |
|
если |
n-четное |
|
|
||
|
1 |
|
|
|
, |
n N. |
|
xn = |
, |
если |
n-нечетное |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
|
||||
n |
|
|
|
|
|
|
Иногда последовательность задается так называемыми рекуррентными формулами, т.е. формулами, позволяющими находить последующие члены последовательности по известным предыдущим.
Пример (числа Фибоначчи). Пусть x1 = x2 =1 и задана рекуррентная формула xn = xn−1 + xn−2 для n = 3, 4, … . Тогда имеем последовательность 1, 1,
2, 3, 5, 8, … (числа Леонардо из Пизы по прозвищу Фибоначчи). Геометрически числовую последовательность можно изобразить на чис-
ловой оси в виде последовательности точек, координаты которых равны соот-
ветствующим членам последовательности. Например, {xn}= 1n .
Лекция № 8-9 Основы математического анализа проф. Дымков М.П. 66
Рассмотрим наряду с последовательностью {xn} еще одну последовательность {yn}: y1, y2, , y,n (2).
Определение. Суммой (разностью, произведением, частным) последо-
вательностей {xn} и {yn} называется последовательность {zn}, члены кото-
рой |
образованы по |
правилу |
zn = xn + yn |
|||||||||||||
z |
n |
= x − y |
n |
; z |
n |
= x y |
n |
; z |
n |
= |
xn |
, y |
n |
≠ 0 |
. |
|
|
||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
|
yn |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Произведением последовательности {xn} на число c R называется последовательность {c xn}.
Определение. Последовательность {xn} называется ограниченной
сверху (снизу), если существует вещественное число М (m), такое что каждый элемент этой последовательности xn удовлетворяет неравен-
ству xn ≤ M (xn ≥ m). Последовательность называется ограниченной, если она ограничена и сверху и снизу m ≤ xn ≤ M . Последовательность xn называ-
ется неограниченной, если для положительного числа А (сколь угодно большего) найдется хотя бы один элемент последовательности xn , удовлетворя-
ющий неравенству xn > A.
Примеры.
{xn}={1n}−ограничена, т.к. 0 ≤ xn ≤1.
{xn}={n}−ограничена снизу 1, но является неограниченной.
{xn}={−n}−ограничена сверху (–1), но также неограниченная.
Определение. Последовательность {xn} называется бесконечно малой,
если для любого положительного вещественного числа ε (сколь бы малым его не взяли) существует номер N , зависящий, вообще говоря от ε, (N = N(ε)) такой, что при всех n ≥ N выполняется неравенство xn <ε .
Пример. {xn}= 1n .
Определение. Последовательность {xn} называется бесконечно боль-
шой, если для положительного вещественного числа А (какое бы большое оно не было) найдется номер N (N = N(A)) такой, что при всех n ≥ N выпол-
няется неравенство xn > A.