- •I. Элементы линейной и векторной алгебры, аналитической геометрии.
- •1. Определители второго и третьего порядков. Основные свойства. Минор и алгебраическое дополнение. Понятие определителя n-ого порядка и его вычисление.
- •Свойства определителей.
- •2. Матрицы, действия над матрицами. Обратная матрица. Ранг матрицы.
- •Основные действия над матрицами.
- •Обратная матрица.
- •Свойства обратных матриц.
- •3. Системы линейных уравнений. Теорема Кронекера-Капелли (формулировка). Правило Крамера.
- •Элементарные преобразования систем.
- •Теорема Кронекера – Капелли. (условие совместности системы)
- •Метод Крамера.
- •4. Решение систем линейных уравнений матричным методом.
- •5. Метод Гаусса. Однородные системы линейных уравнений и их решение. Метод Гаусса.
- •Однородные системы линейных уравнений
- •6. Векторы. Линейные операции над векторами и их свойства.
- •Свойства векторов.
- •7. Проекция вектора на ось. Свойства проекций.
- •Некоторые свойства проекций
- •8. Линейная зависимость векторов. Разложение вектора по базису. Линейная зависимость векторов.
- •9. Декартова система координат. Координаты вектора. Система координат.
- •Декартова система координат.
- •Линейные операции над векторами в координатах.
- •10. Направляющие косинусы, длина вектора.
- •11. Деление отрезка в данном отношении.
- •12. Скалярное произведение векторов, его свойства, вычисление и применение.
- •13. Векторное произведение векторов, его свойства, вычисление и применение.
- •Свойства векторного произведения векторов:
- •14. Смешенное произведение векторов, его свойства, вычисление и применение.
- •Свойства смешанного произведения:
- •15. Прямая линия на плоскости. Различные способы задания. Взаимное расположение прямых на плоскости. Расстояние от точки до прямой на плоскости. Уравнение линии на плоскости.
- •Уравнение прямой на плоскости.
- •Уравнение прямой по точке и вектору нормали.
- •Уравнение прямой по точке и направляющему вектору.
- •Параметрическое уравнение прямой
- •Уравнение прямой, проходящей через две точки.
- •2. Условие перпендикулярности.
- •16. Плоскость в пространстве. Различные способы задания. Взаимное расположение плоскостей. Расстояние от точки до плоскости. Общее уравнение плоскости.
- •Уравнение плоскости по точке и вектору нормали.
- •Уравнение плоскости в отрезках.
- •Уравнение плоскости, проходящей через три точки.
- •17. Прямая в пространстве. Различные способы задания. Взаимное расположение прямых в пространстве. Уравнение прямой в пространстве по точке и направляющему вектору.
- •Уравнение прямой в пространстве, проходящей через две точки.
- •Общие уравнения прямой в пространстве.
- •Условия параллельности и перпендикулярности прямых в пространстве.
- •Угол между прямыми в пространстве.
- •18. Взаимное расположение прямой и плоскости в пространстве. Угол между прямой и плоскостью.
- •Условия параллельности и перпендикулярности прямой и плоскости в пространстве.
- •Эллипс.
- •Гипербола.
- •Парабола.
- •20. Поверхности второго порядка. Цилиндрические поверхности. Исследование поверхностей методом сечений. Поверхности второго порядка.
- •С фера:
- •К онус второго порядка:
- •Двуполостный гиперболоид:
- •Эллиптический параболоид:
- •Г иперболический параболоид:
- •II. Введение в математический анализ
- •21. Множество действительных чисел.
- •Операции над множествами.
- •22. Функция, область ее определения и способы задания. Сложные и обратные функции.
- •Способы задания функций
- •Сложная функция.
- •Обратная функция.
- •23. Свойства (четность, периодичность, монотонность, ограниченность) и графики функций.
- •24. Гиперболические функции, их свойства и графики.
- •25. Числовые последовательности. Предел числовой последовательности.
- •Ограниченные и неограниченные последовательности.
- •26. Число е. Натуральные логарифмы.
- •Связь натурального и десятичного логарифмов.
- •2 7. Предел функции в точке, односторонние пределы. Геометрическая иллюстрация определений.
- •28. Предел функции в бесконечности. Геометрическая иллюстрация.
- •29. Бесконечно малые функции и их свойства. Бесконечно большие функции. Связь между бесконечно малыми и бесконечно большими функциями.
- •Бесконечно большие функции и их связь с бесконечно малыми.
- •30. Основные теоремы о пределах.
- •Теорема доказана.
- •31. Первый и второй замечательные пределы.
- •32. Сравнение бесконечно малых функций.
- •33. Непрерывность функций в точке и на отрезке. Точки разрыва функции и их классификация.
- •Точки разрыва и их классификация.
- •Непрерывность функции на интервале и на отрезке.
- •34. Свойства функций непрерывных в точке.
- •Непрерывность некоторых элементарных функций.
- •35. Свойства функций непрерывных на отрезке (теоремы Вейерштрасса, Коши, о промежуточных значениях) и их геометрических смысл.
- •III. Дифференциальное исчисление функции одной переменной.
- •36. Задачи, приводящие к определению производной.
- •37. Производная функции, ее геометрический и механический смыслы.
- •38. Односторонние производные. Производная сложной и обратной функции. Односторонние производные функции в точке.
- •Производная сложной функции.
- •Производная обратных функций.
- •Основные правила дифференцирования.
- •Производные основных элементарных функций.
- •Дифференциал функции.
- •42. Свойства дифференциала и инвариантность его формулы. Применение дифференциала к приближенным вычислениям.
- •Применение дифференциала к приближенным вычислениям.
- •43. Производные и дифференциалы высших порядков. Производные и дифференциалы высших порядков.
- •Общие правила нахождения высших производных.
- •44. Основные теоремы дифференциального исчисления: Ролля (с доказательством), Коши (без доказательства), Лагранжа (с доказательством). Теорема Ролля
- •Теорема Коши.
- •Теорема Лагранжа.
- •45. Правило Лопиталя (доказательство для случая неопределенности ). Правило Лопиталя.
- •Точки экстремума.
- •Асимптоты.
- •Вертикальные асимптоты.
- •Наклонные асимптоты.
17. Прямая в пространстве. Различные способы задания. Взаимное расположение прямых в пространстве. Уравнение прямой в пространстве по точке и направляющему вектору.
Возьмем произвольную прямую и вектор (m, n, p), параллельный данной прямой. Вектор называется направляющим вектором прямой.
На прямой возьмем две произвольные точки М0(x0, y0, z0) и M(x, y, z).
z
M1
M0
0 y
x
Обозначим радиус- векторы этих точек как и , очевидно, что - = .
Т.к. векторы и коллинеарны, то верно соотношение = t, где t – некоторый параметр.
Итого, можно записать: = + t.
Т.к. этому уравнению удовлетворяют координаты любой точки прямой, то полученное уравнение – параметрическое уравнение прямой.
Это векторное уравнение может быть представлено в координатной форме:
Преобразовав эту систему и приравняв значения параметра t, получаем канонические уравнения прямой в пространстве:
.
Определение. Направляющими косинусами прямой называются направляющие косинусы вектора , которые могут быть вычислены по формулам:
; .
Отсюда получим: m : n : p = cos : cos : cos.
Числа m, n, p называются угловыми коэффициентами прямой. Т.к. - ненулевой вектор, то m, n и p не могут равняться нулю одновременно, но одно или два из этих чисел могут равняться нулю. В этом случае в уравнении прямой следует приравнять нулю соответствующие числители.
Уравнение прямой в пространстве, проходящей через две точки.
Если на прямой в пространстве отметить две произвольные точки M1(x1, y1, z1) и M2(x2, y2, z2), то координаты этих точек должны удовлетворять полученному выше уравнению прямой:
.
Кроме того, для точки М1 можно записать:
.
Решая совместно эти уравнения, получим:
.
Это уравнение прямой, проходящей через две точки в пространстве.
Общие уравнения прямой в пространстве.
Уравнение прямой может быть рассмотрено как уравнение линии пересечения двух плоскостей.
Как было рассмотрено выше, плоскость в векторной форме может быть задана уравнением:
+ D = 0, где
- нормаль плоскости; - радиус- вектор произвольной точки плоскости.
Пусть в пространстве заданы две плоскости: + D1 = 0 и + D2 = 0, векторы нормали имеют координаты: (A1, B1, C1), (A2, B2, C2); (x, y, z).
Тогда общие уравнения прямой в векторной форме:
Общие уравнения прямой в координатной форме:
Практическая задача часто состоит в приведении уравнений прямых в общем виде к каноническому виду.
Для этого надо найти произвольную точку прямой и числа m, n, p.
При этом направляющий вектор прямой может быть найден как векторное произведение векторов нормали к заданным плоскостям.
Пример. Найти каноническое уравнение, если прямая задана в виде:
Для нахождения произвольной точки прямой, примем ее координату х = 0, а затем подставим это значение в заданную систему уравнений.
, т.е. А(0, 2, 1).
Находим компоненты направляющего вектора прямой.
Тогда канонические уравнения прямой:
Пример. Привести к каноническому виду уравнение прямой, заданное в виде:
Для нахождения произвольной точки прямой, являющейся линией пересечения указанных выше плоскостей, примем z = 0. Тогда:
;
2x – 9x – 7 = 0;
x = -1; y = 3;
Получаем: A(-1; 3; 0).
Направляющий вектор прямой: .
Итого: