- •Определение двойного интеграла и его основные свойства.
- •Сведение двойного интеграла к повторному.
- •Тройной интеграл, сведение его к повторному.
- •Криволинейные координаты на плоскости и в пространстве. Координатные линии и поверхности. Полярные, цилиндрические и сферические координаты.
- •Замена переменных в двойном интеграле. Пример: случай полярных координат.
- •Замена переменных в тройном интеграле. Примеры: случаи цилиндрических и сферических координат.
- •Вычисление площади гладкой поверхности, заданной параметрически и в явном виде. Элемент площади поверхности.
- •О пределение криволинейного интеграла первого рода, его основные свойства и вычисление.
- •Определение криволинейного интеграла второго рода, его основные свойства и вычисление. Связь с интегралом первого рода.
- •Формула Грина. Условия того, что криволинейный интеграл на плоскости не зависит от пути интегрирования.
- •О пределение поверхностного интеграла первого рода, его основные свойства и вычисление.
- •Определение поверхностного интеграла второго рода, его основные свойства и вычисление. Связь с интегралом первого рода.
- •Теорема Гаусса-Остроградского, её запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •Теорема Стокса, её запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •Условия того, что криволинейный интеграл в пространстве не зависит от пути интегрирования.
- •Скалярное поле. Градиент скалярного поля и его свойства. Вычисление градиента в декартовых координатах.
- •Определение векторного поля. Поле градиента. Потенциальные поля, условия потенциальности.
- •Поток векторного поля через поверхность. Определение дивергенции векторного поля и её свойства. Вычисление дивергенции в декартовых координатах.
- •Соленоидальные векторные поля, условия соленоидальности.
- •Циркуляция векторного поля и ротор векторного поля. Вычисление ротора в декартовых координатах.
- •Оператор Гамильтона (набла), дифференциальные операции второго порядка, связь между ними.
- •Основные понятия, относящиеся к оду первого порядка: общее и частное решения, общий интеграл, интегральные кривые. Задача Коши, её геометрический смысл.
- •Интегрирование оду первого порядка с разделяющимися переменными и однородных.
- •Интегрирование линейных оду первого порядка и уравнений Бернулли.
- •Интегрирование оду первого порядка в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель.
- •Метод введения параметра. Интегрирование оду первого порядка Лагранжа и Клеро.
- •Простейшие оду высших порядков, интегрируемые в квадратурах и допускающие понижение порядка.
- •Нормальная форма системы линейных оду, скалярная и векторная (матричная) запись. Задача Коши для нормальной системы линейных оду, её геометрический смысл.
- •Линейно-зависимые и линейно-независимые системы вектор-функций. Необходимое условие линейной зависимости. Теорема об определителе Вронского решений системы однородных линейных оду.
- •Теорема об общем решении (о структуре общего решения) нормальной системы неоднородных линейных оду.
- •Метод вариации произвольных постоянных для отыскания частных решений нормальной системы неоднородных линейных оду.
- •Фундаментальная система решений нормальной системы однородных линейных оду с постоянными коэффициентами в случае простых действительных корней характеристического уравнения.
- •Метод вариации произвольных постоянных для отыскания частных решений неоднородного линейного оду.
- •Фундаментальная система решений однородного линейного оду с постоянными коэффициентами в случае простых корней характеристического уравнения, действительных или комплексных.
- •Фундаментальная система решений однородного линейного оду с постоянными коэффициентами в случае, когда имеются кратные корни характеристического уравнения.
- •Отыскание частных решений неоднородного линейного оду с постоянными коэффициентами и специальной правой частью.
- •Теорема существования (локальная) решения задачи Коши для оду первого порядка.
- •Теорема единственности решения задачи Коши для оду первого порядка.
Формула Грина. Условия того, что криволинейный интеграл на плоскости не зависит от пути интегрирования.
Формула Грина: Если C – замкнутая граница области D и функции P(x,y) и Q(x,y) вместе со своими частными производными первого порядка непрерывны в замкнутой области D (включая границу C), то справедлива формула Грина: , причем обход вокруг контура C выбирается так, что область D остается слева.
И з лекций: Пусть заданы функции P(x,y) и Q(x,y), которые непрерывны в области D вместе с частными производными первого порядка. Интеграл по границе (L), целиком лежащий в области D и содержащий все точки в области D: . Положительное направление контура такое, когда ограниченная часть контура находится слева.
У словие независимости криволинейного интеграла 2-го рода от пути интегрирования. Необходимым и достаточным условием того, что криволинейный интеграл первого рода, соединяющий точки M1 и M2, не зависит от пути интегрирования, а зависит только от начальной и конечной точек, является равенство: .
.
.
.
О пределение поверхностного интеграла первого рода, его основные свойства и вычисление.
– задание поверхности.
Спроектируем S на плоскость xy, получим область D. Разобьём область D сеткой линий на части, называемые Di. Из каждой точки каждой линии проведём параллельные z линии, тогда и S разделится на Si. Составим интегральную сумму: . Устремим максимум диаметра Di к нулю: , получим:
Это поверхностный интеграл первого рода
Так считается поверхностный интеграл первого рода.
Определение вкратце. Если существует конечный предел интегральной суммы, не зависящий от способа разбиения S на элементарные участки Si и от выбора точек, то он называется поверхностным интегралом первого рода.
При переходе от переменных x и y к u и v:
Поверхностный интеграл обладает всеми свойствами обычного интеграла. См. в вопросах выше.
Определение поверхностного интеграла второго рода, его основные свойства и вычисление. Связь с интегралом первого рода.
П усть задана поверхность S, ограниченная линией L (рис. 3.10). Возьмём на поверхности S какой-нибудь контур L, не имеющий общих точек с границей L. В точке М контура L можно восстановить две нормали и к поверхности S. Выберем какое-либо одно из этих направлений. Обводим точку M по контуру L с выбранным направлением нормали.
Если в исходное положение точка M вернётся с тем же направлением нормали (а не с противоположным), то поверхность S называют двусторонней. Мы будем рассматривать только двусторонние поверхности. Двусторонней поверхностью является всякая гладкая поверхность с уравнением .
Пусть S – двусторонняя незамкнутая поверхность, ограниченная линией L, не имеющей точек самопересечения. Выберем определённую сторону поверхности. Будем называть положительным направлением обхода контура L такое направление, при движении по которому по выбранной стороне поверхности сама поверхность остаётся слева. Двусторонняя поверхность с установленным на ней таким образом положительным направлением обхода контуров называется ориентированной поверхностью.
Перейдём к построению поверхностного интеграла второго рода. Возьмём в пространстве двустороннюю поверхность S, состоящую из конечного числа кусков, каждый из которых задан уравнением вида или является цилиндрической поверхностью с образующими, параллельными оси Oz.
Пусть R(x,y,z) – функция, опредёленная и непрерывная на поверхности S. Сетью линий разбиваем S произвольным образом на n "элементарных" участков ΔS1, ΔS2, ..., ΔSi, ..., ΔSn, не имеющих общих внутренних точек. На каждом участке ΔSi произвольным образом выберем точку Mi(xi,yi,zi) (i=1,...,n). Пусть (ΔSi)xy – площадь проекции участка ΔSi на координатную плоскость Оху, взятая со знаком "+", если нормаль к поверхности S в точке Mi(xi,yi,zi) (i=1,...,n) образует с осью Oz острый угол, и со знаком "–", если этот угол тупой. Составим интегральную сумму для функции R(x,y,z) по поверхности S по переменным x,y: . Пусть λ – наибольший из диаметров ΔSi (i = 1, ..., n).
Если существует конечный предел , не зависящий от способа разбиения поверхности S на "элементарные" участки ΔSi и от выбора точек , то он называется поверхностным интегралом по выбранной стороне поверхности S от функции R(x,y,z) по координатам х, у (или поверхностным интегралом второго рода) и обозначается .
Аналогично можно построить поверхностные интегралы по координатам x, z или у, z по соответствующей стороне поверхности, т. е. и .
Если существуют все эти интегралы, то можно ввести "общий" интеграл по выбранной стороне поверхности: .
Поверхностный интеграл второго рода обладает обычными свойствами интеграла. Заметим лишь, что любой поверхностный интеграл второго рода изменяет знак при перемене стороны поверхности.
Связь между поверхностными интегралами первого и второго рода.
Пусть поверхность S задана уравнением: z = f(x,y), причем f(x,y), f'x(x,y), f'y(x,y) — непрерывные функции в замкнутой области τ (проекции поверхности S на координатную плоскость Оху), а функция R(x,y,z) непрерывна на поверхности S. Нормаль к поверхности S, имеющая направляющие косинусы cos α, cos β, cos γ, выбрана к верхней стороне поверхности S. Тогда .
Для общего случая имеем:
=