- •В.А.Ганов учебно-методический комплекс
- •280700.62 «Техносферная безопасность»
- •Оглавление
- •Пояснительная записка
- •1). Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
- •2). Общие пояснения
- •2.Основные требования государственного образовательного стандарта
- •3.2. Содержание учебной дисциплины
- •5. Самостоятельная работа студента
- •5.1. График самостоятельной работы студента
- •4. Разделы учебной дисциплины, виды учебной деятельности и формы контроля
- •6. Оценочные средства для контроля успеваемости ирезультатов освоения учебной дисциплины
- •7.Литература
- •2.5.1. Основная литература
- •7. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины
- •2.6.1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий:
- •7.2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и обучающихся:
- •8.Тематический план (распределение часов курса по темам и видам работ):
- •1 Семестр
- •2 Семестр
- •3 Семестр
- •7. Учебно-методическая (технологическая) карта дисциплины.
- •1 Семестр
- •7. Учебно-методическая (технологическая) карта дисциплины.
- •2 Семестр
- •7. Учебно-методическая (технологическая) карта дисциплины.
- •3 Семестр
- •10.Контрольные задания и тесты
- •Вариант 2.
- •13.Какой из следующих определителей не равен нулю?
- •Вариант 2
- •Вариант 19
- •Вариант 22
- •Вариант 23
- •Вариант 24
- •Вариант 27
- •Утверждаю: Зав. Кафедрой_________________
- •11.1. Вопросы к экзамену по дисциплине «Высшая математика»,
- •8.1.2.Экзаменационные билеты по высшей математике
- •11.2.Экзаменационные вопросы
- •11.2.Экзаменационные билеты (2-й семестр)
- •8.3.1.Экзаменационные вопросы
- •8.3.2.Экзаменационные билеты по высшей математике 3-й семестр
- •Учебные пособия
- •Оглавление
- •Глава 1. Элементы линейной алгебры
- •§1. Числовые матрицы и определители
- •Основные свойства матриц
- •Основные свойства определителей
- •§2. Обратная матрица
- •§3. Системы линейных уравнений
- •2) Если определитель а равен нулю и хотя бы один из I отличен от нуля, то система (5) не имеет решений;
- •3) Если определитель а и все вспомогательные определители I равны нулю, то система (5) имеет бесконечное множество решений.
- •1) Если в (7) нет противоречий и число уравнений равно числу неизвестных, то система (3) имеет единственное решение;
- •2) Если (7) содержит противоречие, то система (3) не имеет решений;
- •3) Если в (7) нет противоречий, но число уравнений меньше числа неизвестных, то система (3) имеет бесконечное множество решений.
- •§4. Ранг матрицы и неопределенные системы
- •Упражнения 1
- •Глава 2. Аналитическая геометрия
- •§1. Декартова система координат
- •§2. Уравнение прямой линии на плоскости
- •§3. Кривые линий второго порядка
- •§4. Декартовы координаты и векторы в пространстве
- •2). Координаты точки деления отрезка в заданном отношении вычисляют по формулам:
- •§5. Скалярное произведение векторов
- •Свойства скалярного произведения
- •§6. Векторное и смешанное произведения
- •Свойства векторного произведения
- •§7. Плоскость и прямая линия в пространстве
- •2).Условие параллельности плоскостей:
- •Основное правило 1.
- •2).Условие параллельности прямых:
- •Основное правило 2.
- •Упражнения 2
- •Глава 3. Поверхности второго порядка
- •§1.Сферические, цилиндрические и конические поверхности
- •Частные случаи.
- •§2.Стандартные поверхности 2-го порядка
- •§3. Поверхности вращения
- •Упражнения 3
- •Глава 4. Комплексные числа
- •§1. Алгебраическая форма комплексного числа
- •§2. Тригонометрическая форма комплексного числа
- •Упражнения 4
- •Глава 5. Разложение рациональных дробей
- •Правило разложения правильной вещественной дроби на простейшие дроби.
- •Глава 6. Введение в математический анализ
- •§1. Числовые функции
- •§2. Простейшие функции
- •Основные свойства степеней
- •Основные свойства логарифмов
- •6. Тригонометрические функции.
- •Обратные тригонометрические функции.
- •§3. Бесконечные величины и предел функции
- •Свойства пределов
- •Первый замечательный предел
- •Второй замечательный предел
- •Теперь исходный предел равен: §4. Непрерывные функции
- •Упражнения 4
- •Упражнения 5
- •Библиографический список
- •Часть 2
- •3) F(X) принимает на [a; b] все промежуточные значения между своими наименьшим и наибольшим значениями.
- •Глава 1. Дифференциальное исчисление………………………………………………….5
- •§1. Производная функции одной переменной
- •Правила дифференцирования
- •§2. Задачи, приводящие к понятию производной функци
- •§4. Основные теоремы о дифференцируемых функциях
- •§5. Исследование функций на монотонность и экстремум
- •Задачи на экстремум.
- •§6. Вогнутость и точки перегиба
- •Определение 6.Точки, в которых график функции меняет направление вогнутости называютсяточками перегиба.
- •Упражнения 1
- •Ответы к упражнениям 1
- •Глава 2. Интегральное исчисление
- •§1. Неопределенный интеграл
- •Правила интегрирования
- •Основные свойства неопределенных интегралов
- •§2. Методы интегрирования
- •3.Интегрирования по частям. Пусть u и V - дифференцируемые функции от х, тогда верно равенство
- •5. Интегрирование некоторых тригонометрических функций.
- •§3. Определенный интеграл
- •Свойства определенного интеграла
- •§4.Приложения определенных интегралов
- •1.Вычисление площади плоской фигуры, ограниченной линиями
- •§5. Несобственные интегралы
- •Упражнения 2
- •Ответы к упражнениям 2
- •Глава 3. Функции нескольких переменных
- •§1. Евклидово n-мерное пространство
- •§2. Экстремумы функций двух переменных
- •§3. Метод наименьших квадратов
- •Упражнения 3
- •Глава 4. Функции комплексного переменного
- •§1. Определение и геометрическое и изображение
- •Предел и непрерывность функции комплексного переменного
- •§2. Элементарные функции комплексного переменного
- •§3. Дифференцирование
- •Другие свойства
- •Геометрический смысл производной
- •Глава 5. Дифференциальные уравнения
- •§1. Дифференциальные уравнения 1-го порядка
- •Теорема о существовании решения задачи Коши
- •Методы интегрирования дифференциальных уравнений
- •§2. Дифференциальные уравнения 2-го порядка
- •Теорема существования решения задачи Коши
- •Методы понижения порядка.
- •§3. Линейные уравнения 2-го порядка
- •§4. Линейные уравнения с постоянными коэффициентами
- •Упражнения 5
- •Глава 8.Элементы теории вероятностей
- •§1.Определение вероятности и ее свойства
- •Свойства вероятности
- •§2. Повторные независимые испытания
- •§3. Случайные величины
- •Основные свойства функции распределения f(X)
- •Основные свойства плотности распределения f(X)
- •Свойства математического ожидания
- •Свойства дисперсии
- •Основные виды распределений
- •§4. Закон больших чисел
- •Приложение 1.Элементы комбинаторики Основные правила комбинаторики
- •Простейшие соединения
- •Упражнения 7
- •Упражнение 8
- •Библиографический список
- •Приложение 2. Математико-статистические таблицы
- •Глава 8. Введение в математическую статистику
- •§1. Выборочный метод
- •Основные виды распределений
- •Упражнение 8
§2. Экстремумы функций двух переменных
Определение
12.
Функция z
= f(x,y)
имеет максимум
(минимум)
в точке
(
,
),
если значение функции в этой точке
больше (меньше), чем ее значение в любой
другой точке M(x,y)
некоторой окрестности точки
,
то естьf(
,
)
>
f(x,y)
(соответственно
f(
,
)
<
f(x,y))
для всех точек M(x,y),
принадлежащих этой окрестности.
Теорема
3
(Необходимое
условие экстремума).
Если дифференцируемая функция z
= f(x,y) достигает
экстремума в точке
(
,
),
то ее частные производные первого
порядка в этой точке равны нулю:
(
,
)
=0,
(
,
)=0.
Точки, в которых частные производные равны 0, называются стационарными точками. Стационарные точки и точки, в которых производные не существуют и которые лежат внутри области определения функции, называются критическими точками. Замечание 1. Не всякая критическая точка является
точкой экстремума.
Теорема
4 (
Достаточное
условие существования экстремума).
Пусть
(
,
)
-критическая
точка функции z = f(x,y),
и пусть A
=
(
,
),
B
=
,C
=
.
Составляется
дискриминант
= A∙C
-
.
Тогда: если
,
то функция имеет в точке
(
,
)
экстремум,
а именно максимум,
при
A<0,
и минимум,
при A>0;
если
,
то в точке
(
,
)экстремума
нет; если
,
то требуется дальнейшее исследование
(сомнительный случай).
Пример
8.
Найти экстремум функции z
=
+
8
-
6xy
+5.
Решение. Вычисляют частные производные первого порядка и находят критические точки, в которых они равны нулю или не существуют:
=3
;
=24
.
Решают систему
,
получают две точки:
).
Обе точки являются критическими.
Вычисляют производные второго порядка
для каждой точки.
1).
,
A=0;
,B=-6;
,C
= 0,
В
точке
экстремума нет.
1).
,
A=6;
,B=
-6;
,C
= 24,
Cледовательно,
)
есть точка минимума, и
Min
z
=
)
= 4.
§3. Метод наименьших квадратов
Пусть
проводится
n
однородных испытаний или экспериментов
и результатом каждого испытания является
пара чисел – значения некоторых
переменных x,
y.
Испытание с номером
i
приводит к числам
и
.
В качестве испытания можно, например,
рассматривать выбор определенного
предприятия в данной отрасли
промышленности. и величинойx
считать
объем производства продукции, за y
- объем экспорта этого вида продукции,
Пусть обследуют n
предприятий отрасли. (Можно считать x
независимым показателем или фактором,
y
-
зависимый показатель – результат).
И
пусть каждому числу
поставлено в соответствие число
|
|
|
… |
|
|
|
|
… |
|
Требуется найти приближенную формулу для функции y = f(x), которая наилучшим образом описывала бы данные таблицы.
Пусть
точки с координатами (
,
).
группируются на плоскости вдоль некоторой
линии, и пусть в данном разделе эта линия
является прямой:
y = ax+b. (1)
Задача
заключается в том, чтобы подобрать
параметры a,
b
этой
прямой, причем это нужно сделать так,
чтобы она лучше любой другой прямой
соответствовала экспериментальным
точкам (
,
).
Признаком наилучшей прямой считается
минимум суммы квадратов отклонений
фактических значений
,
полученных из таблицы, от значений,
вычисленных по формуле (1).
Эта сумма квадратов рассчитывается по
формуле:
=
,
или

Здесь
является функцией от двух переменныхa
и
b.
Условием минимума этой функции являются
равенства 0 ее частных производных:
=
=
.
В результате получают так называемую систему нормальных уравнений
Построение
этой системы производится с помощью
расчетной таблицы размера (n+2)4.
В первых столбцах записывают исходные
значения
,
,
затем произведения
∙
и
квадраты
.
В нижней строчке помещаются суммы по
столбцам:
.
Cистема нормальных уравнений принимает вид:
(2)
В данном случае решение этой системы можно вычислить по формулам:
a
=
;
b
=
-a
. (3)
Найденное уравнение (1) называется искомым уравнением регрессии.
Пример 9. Пусть между x и y существует зависимость вида y = ax + b.
С помощью метода наименьших квадратов на основе следующих данных:
а)
найти параметры a,
b;
б) определить
для
= 15.
|
x |
3 |
5 |
8 |
10 |
9 |
7 |
2 |
6 |
4 |
1 |
|
y |
4 |
6 |
8 |
9 |
9 |
6 |
3 |
7 |
5 |
3 |
Решение.
Пусть выполняются условия задачи.
Составляют сумму квадратов отклонений:

|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
12 |
9 |
|
5 |
6 |
30 |
25 |
|
8 |
8 |
64 |
64 |
|
10 |
9 |
90 |
100 |
|
9 |
9 |
81 |
81 |
|
7 |
6 |
42 |
49 |
|
2 |
3 |
6 |
4 |
|
6 |
7 |
42 |
36 |
|
4 |
5 |
20 |
16 |
|
1 |
3 |
3 |
1 |
|
55 |
60 |
390 |
385 |
имела
наименьшее значение. Условия минимума
записывают
в виде системы нормальных уравнений
(2).Составляют расчетная таблица. В первой
строке указаны формулы для заполнения
соответствующих столбцов.
Вычисляют суммы столбцов.
.
Составляют систему нормальных уравнений:

Решение этой системы находят по указанным формулам (3).
a
=
=1;
b
=
= 0,5.
Получено искомое уравнение регрессии:
y
= x+0,5.
При
=15
получается
15,5.










