УМК Математика (в 4-х частях) 2 семестр (инженерно-технические направления)
.pdfПусть V - область в трёхмерном пространстве. Векторным полем на V называется векторная функция a a(M) a(r) , заданная в точках M(x, y, z) V , где r xi y j zk - радиус-вектор точки M(x, y,z) . Анало-
гично определяется плоское векторное поле.
Векторной линией (силовой линией, линией тока) называется гладкая кривая, касательная к которой в каждой точке M(x, y,z) имеет направление соответствующего ей вектора поля a(M) . Векторные линии поля a(M) находятся из системы дифференциальных уравнений
dx |
|
dy |
|
dz |
. |
|
ax (x, y, z) |
ay (x, y, z) |
az (x, y, z) |
||||
|
|
|
Если - плоская кусочно-гладкая простая (без точек самопересечений) замкнутая кривая, нигде не касающаяся векторных линий поля a , то поверхность, образованная векторными линиями, пересекающими , называется
векторной трубкой поля a .
Дивергенцией векторного поля a(M) axi ay j azk |
|
называется скаляр- |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
a |
x |
|
|
ay |
|
a |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ная величина diva |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
x |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
a(M) axi ay j azk называется |
|||||||||||||||||
Ротором (вихрем) векторного поля |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
a |
z |
|
|
ay |
|
a |
x |
|
|
|
a |
z |
|
|
|
ay |
|
a |
x |
|
|||||||
вектор rota |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
k . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
y |
|
z |
|
|
|
z |
|
|
x |
|
|
|
|
|
y |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
Все операции векторного анализа можно выразить при помощи оператора Гамильтона – символического вектора (читается - набла), определяемого
|
|
|
|
|
|
|
||
равенством i |
j |
|
||||||
|
|
y |
|
|||||
|
|
|
x |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
||||||
|
i |
|
|
j |
k |
|
||
rot a a |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
y |
z |
|
||||
|
|
|
||||||
|
ax |
ay |
az |
|
|
|
|
gradu u, |
diva a , |
|
k |
. Так, например: |
||||
|
|||||
|
z |
|
|
||
. |
|
|
|
|
Векторное поле a(M) называется потенциальным, если a grad u , где
u f (M) -скалярная функция (потенциал векторного поля).
Векторное поле a(M) называется соленоидальным, если в каждой точке
поля diva 0 .
71
6.3 Основные математические формулы.
Формулы сокращённого умножения: 1. (a b)2 a2 2ab b2 2. (a b)(a b) a2 b2
3. (a b c)2 a2 b2 c2 2ab 2bc 2ac
4.(a b)3 a3 3a2b 3ab2 b3 5.(a b)(a2 ab b2 ) a3 b3
Формулы тригонометрии:
1. |
sin2 cos2 1, |
2. |
tg ctg 1, |
3. |
1 tg2 1 cos2 , |
4. |
1 ctg2 1 sin2 . |
5.sin( ) sin cos cos sin
6.cos( ) cos cos sin sin
7. sin2 2sin cos |
8. cos2 cos2 sin2 |
9.cos cos 2cos ( )2 cos ( )2
10.cos cos 2sin ( )2 sin ( )2
11.sin sin 2sin ( )2 cos ( )2
12.sin sin 2sin ( )2 cos ( )2
13. cos2 |
1 |
(1 cos 2 ) |
14. sin2 |
1 |
(1 cos 2 ) |
|
|||||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Формулы приведения. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||
Функция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
sin |
|
|
cos |
sin |
|
cos |
sin |
||||||
cos |
|
|
|
|
|
cos |
|
sin |
cos |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
tg |
|
|
ctg |
tg |
|
ctg |
tg |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
–tg |
|
|
tg |
ctg |
|
tg |
|
ctg |
Значения тригонометрических функций некоторых углов.
|
0 |
6 |
4 |
3 |
2 |
2 3 |
|
|
3 2 |
2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
sin |
0 |
1 2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
1 |
|
|
2 |
|
0 |
1 |
0 |
||||||||
|
2 |
|
3 |
|
3 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
cos |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 |
|
|
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|||||||||
3 2 |
2 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
tg |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ctg |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
0 |
1 |
|
|
|
0 |
|
||||||||
|
3 |
|
|
|
3 |
|
3 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72
Таблица производных и дифференциалов основных элементарных функций.
№ п/п |
f (x) |
|
|
|
|
|
f (x) |
|
|
|
|
df (x) |
||||||||||||||||||||||||||
1 |
x ( 0) |
|
x 1 |
x 1dx |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
ax (a 0, 1) |
|
ax lna |
ax lnadx |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
ex |
|
|
|
|
|
|
|
|
ex |
|
|
|
|
|
exdx |
||||||||||||||||||||||
4 |
loga x (a 0, 1) |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
xlna |
|
|
|
|
|
xlna |
||||||||||||||||||||||||||
5 |
ln x |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
sin x |
|
|
|
|
cos x |
|
cos xdx |
||||||||||||||||||||||||||||||
7 |
cos x |
|
|
|
|
sin x |
sin xdx |
|||||||||||||||||||||||||||||||
8 |
tgx |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||
|
|
|
|
cos2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
cos2 x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
9 |
ctgx |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
sin2 x |
|
sin2 x |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
10 |
arcsin x |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
||||||||||||||||||||
11 |
arccos x |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
||||||||||||||||||||
12 |
arctgx |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
13 |
arcctgx |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
1 x2 |
1 x2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
14 |
chx |
|
|
|
|
|
|
|
shx |
|
|
|
|
shxdx |
||||||||||||||||||||||||
15 |
shx |
|
|
|
|
|
|
|
chx |
|
|
|
|
chxdx |
||||||||||||||||||||||||
16 |
thx |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ch2x |
|
|
|
|
|
|
|
ch2x |
|
|
||||||||||||||||||||||
17 |
cthx |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
sh2x |
|
|
sh2x |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
73
6.4 Образец оформления обложки с контрольной работой.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Набережночелнинский институт Казанского (Приволжского) федерального университета»
кафедра математики
Контрольная работа
по дисциплине «___________________»
Вариант № ____
(номера выполняемых заданий: _________________________)
Выполнил: студент группы №_______
Ф.И.О. студента_________
зач. книжка - № _________
Проверил: преподаватель кафедры математики
Ф.И.О. преподавателя_____
Набережные Челны
201…
74
6.5. Таблица номеров выполняемых заданий.
Номер |
|
|
Номера выполняемых заданий |
|
|
||||||
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
10 |
|
1 |
1 |
11 |
21 |
31 |
41 |
51 |
61 |
71 |
|
81 |
91 |
2 |
2 |
12 |
22 |
32 |
42 |
52 |
62 |
72 |
|
82 |
92 |
3 |
3 |
13 |
23 |
33 |
43 |
53 |
63 |
73 |
|
83 |
93 |
4 |
4 |
14 |
24 |
34 |
44 |
54 |
64 |
74 |
|
84 |
94 |
5 |
5 |
15 |
25 |
35 |
45 |
55 |
65 |
75 |
|
85 |
95 |
6 |
6 |
16 |
26 |
36 |
46 |
56 |
66 |
76 |
|
86 |
96 |
7 |
7 |
17 |
27 |
37 |
47 |
57 |
67 |
77 |
|
87 |
97 |
8 |
8 |
18 |
28 |
38 |
48 |
58 |
68 |
78 |
|
88 |
98 |
9 |
9 |
19 |
29 |
39 |
49 |
59 |
69 |
79 |
|
89 |
99 |
10 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
90 |
100 |
11 |
3 |
12 |
21 |
32 |
43 |
52 |
61 |
72 |
|
83 |
92 |
12 |
4 |
13 |
22 |
33 |
44 |
53 |
62 |
73 |
|
84 |
93 |
13 |
5 |
16 |
27 |
38 |
49 |
60 |
69 |
78 |
|
87 |
96 |
14 |
6 |
17 |
28 |
39 |
50 |
59 |
68 |
77 |
|
86 |
95 |
15 |
7 |
18 |
29 |
40 |
49 |
58 |
67 |
76 |
|
85 |
94 |
16 |
8 |
19 |
30 |
39 |
48 |
57 |
66 |
75 |
|
84 |
93 |
17 |
9 |
20 |
29 |
38 |
47 |
56 |
65 |
74 |
|
83 |
92 |
18 |
1 |
12 |
23 |
34 |
45 |
56 |
67 |
78 |
|
89 |
100 |
19 |
2 |
13 |
24 |
35 |
46 |
57 |
68 |
79 |
|
90 |
99 |
20 |
3 |
14 |
25 |
36 |
47 |
58 |
69 |
80 |
|
89 |
98 |
21 |
4 |
15 |
26 |
37 |
48 |
59 |
70 |
79 |
|
88 |
97 |
22 |
5 |
14 |
23 |
32 |
41 |
52 |
63 |
74 |
|
85 |
96 |
23 |
6 |
15 |
24 |
33 |
42 |
51 |
62 |
73 |
|
84 |
95 |
24 |
7 |
16 |
25 |
34 |
43 |
52 |
61 |
72 |
|
83 |
94 |
25 |
8 |
17 |
26 |
35 |
44 |
53 |
62 |
71 |
|
82 |
93 |
26 |
9 |
18 |
27 |
36 |
45 |
54 |
63 |
72 |
|
81 |
92 |
27 |
10 |
19 |
28 |
37 |
46 |
55 |
64 |
73 |
|
82 |
91 |
28 |
2 |
11 |
22 |
33 |
44 |
55 |
66 |
77 |
|
88 |
99 |
29 |
3 |
12 |
21 |
32 |
43 |
54 |
65 |
76 |
|
87 |
98 |
30 |
4 |
13 |
22 |
31 |
42 |
53 |
64 |
75 |
|
86 |
97 |
Номер варианта соответствует номеру студента в списке группы.
75
СО Д Е Р Ж А Н И Е
1.Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе……..2
2.Содержание и структура дисциплины……………….………......3
3.Рекомендуемая литература……………………….………..……..5
4.Методические указания по изучению дисциплины…...……..….7
5.Материалы для контроля знаний студентов…………….....…….8 5.1 Задания для контрольной работы………………………………...8 5.2 Вопросы к экзамену……………………………………...………16
6.Приложения…………………………………………………...….20 6.1 Образец решения контрольных задач типового варианта…......20 6.2 Краткие теоретические сведения……………………………...... 47 6.3 Основные математические формулы……………….…………...72 6.4 Образец оформления обложки с контрольной работой……..…74 6.5 Таблица номеров выполняемых заданий………………….…...75
76