Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

ТЕМАТИКА Программа методические указания и задания для контрольных работ 12 для студентовзаочников

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-06-09

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 21.5.2024

Министерство сельского хозяйства РФ.

Федеральное агентство по сельскому хозяйству.

ФГОУ ВПО Тюменская государственная сельскохозяйственная академия.

                               

ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА

Программа, методические указания и задания

для контрольных работ № 1,2 для студентов-заочников  первого курса инженерных специальностей ТГСХА.

Часть I

Тюмень 2008

Утверждено

Редакционно-издательским Советом ТГСХА в качестве

методических указаний

Программа, методические указания и задания для выполнения контрольных работы для студентов  заочной формы обучения составлены в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Математика»

Составители: доцент кафедры математики Дьячкова Л.И.

                       старший преподаватель кафедры математики Пинаева Г.М.

                       старший преподаватель кафедры математики Антропов В.А.

                       

Научный редактор

Столярова О.А.,  ст. преподаватель

Обсуждено

на заседании кафедры математики

Протокол № 2  от «15» ноября 2004 г.

Одобрено

научно-методическим советом

института экономики и финансов.

Протокол № 7  от «19» марта 2004 г.

Содержание:

Программа курса высшей математики…………………………………стр.4

Методика самостоятельной работы студента………………………….стр.8

Таблица вариантов контрольных работ………………………………..стр.9

Указания к выполнению контрольной работы № 1………………….стр.10

Контрольная работа №1………………………………………………..стр.38

Указания к выполнению контрольной работы № 2…………………..стр.44

Контрольная работа № 2……………………………………………..…стр.72

Рабочая программа курса.

«Высшая математика» для инженерно-технических специальностей.

Содержание программы.

  1.  Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии.

1.  Трехмерное пространство R3. Векторы. Линейные операции над векторами. Линейно-независимые системы векторов. Базис.

2.  Скалярное произведение в R3 и его свойства. Длина вектора. Угол   между   двумя   векторами.   Ортогональный   базис.   Разложение вектора по базису.

3.  Определители второго и третьего порядков, их свойства. Алгебраические дополнения и миноры. Определители n-го порядка. Векторное произведение и его свойства. Смешанное произведение.

4.  Уравнение плоскости в R3  (векторная и координатная формы). Уравнения прямой в R2 и R3  (векторная и координатная формы).

5.  Системы двух и трех линейных уравнений с двумя и тремя неизвестными.  Правило Крамера.  Системы  т линейных уравнений  с п неизвестными. Метод Гаусса-Жордана.

6.  Матрицы. Действия над матрицами, обратная матрица. Матричная запись системы линейных уравнений и ее решения. Пространство Rn. Линейная зависимость и независимость векторов в Rn. Ранг матрицы, его вычисление. Исследование системы линейных уравнений. Теорема Кронекера-Капелли.

7.  Понятие о линейном операторе как о линейном преобразовании пространства. Линейные операторы и их матрицы в R2 и R3. Собственные векторы и собственные значения линейных операторов.

8.   Квадратичные    формы.    Приведенные   к   каноническому    виду. Геометрические приложения  квадратичных форм  в пространствах R2 и R3.

9.  Общее уравнение кривых второго порядка. Канонические формы уравнений   эллипса,  гиперболы   и  параболы.   Геометрические свойства эллипса, гиперболы и параболы.

10.   Поверхности второго порядка, Канонические формы уравнений. Исследование поверхностей второго порядка методом сечений.

II.   Введение в математический анализ.

11.  Элементы математической логики. Необходимость и достаточность. Символика  математической логики и ее использование.

12.   Множество вещественных чисел. Числовые последовательности. Предел. Верхние и нижние пределы множеств. Существование предела монотонной ограниченной  последовательности. Число е. Натуральные логарифмы. Предел функции в точке. Предел функции в бесконечности. Свойства функций, имеющих предел.

13.  Непрерывность функции.  Непрерывность основных элементарных функций.

14.   Бесконечно малые функции и их свойства.

15.   Бесконечно   большие   функции   и   их   свойства.   Связь   между бесконечно большими функциями и бесконечно малыми.

16.   Сравнение бесконечно малых.  Эквивалентные бесконечно  малые. Их использование при вычислении пределов.

17.   Свойства непрерывных в точке функций.  Непрерывность суммы, произведения и частного. Предел и непрерывность сложной функции.

18.  Односторонние пределы. Односторонняя непрерывность. Точки разрыва функции и их классификация.

19.  Свойства  функций,   непрерывных  на   отрезке:   ограниченность, существование наибольшего  и  наименьшего значений,  существование промежуточных значений.

III.  Дифференциальное исчисление функций одной переменной.

20.   Производная    функции,    ее    геометрический    и    механический смысл.  Производная  суммы,  произведения  и частного   (обзор теорем школьного курса).

21.  Производная сложной функции. Производная обратной функции.   Производные   обратных  тригонометрических   функций.   Функции, заданные параметрически, и их дифференцирование.

22.   Гиперболические функции, их свойства и графики. Производные гиперболических функций.

23.  Дифференцируемость функции. Дифференциал функции. Связь дифференциала с производной. Геометрический смысл дифференциала. Линеаризация функции. Дифференциал суммы, произведения и частного. Инвариантность формы дифференциала.

24.   Производные   и   дифференциалы   высших   порядков.   Формула Лейбница.

25.  Теоремы   Ролля,   Лагранжа,   Коши,   их   применение.   Правило Лопиталя.

26.   Формула  Тейлора  с остаточным  членом   в форме Лагранжа. Представление функций ex, cos x, sin x, ln (l+x), (1+х) по формуле Тейлора.   Понятие главной части   функции,   выделение  главной  части функции. Приложения формулы Тейлора. Применение дифференциала в приближенных вычислениях.

IV. Исследование функций с помощью производных

27.  Условия возрастания и убывания функции. Точки экстремума. Необходимые   условия   экстремума.   Достаточные   признаки   существования экстремума.   Отыскание  наибольшего  и  наименьшего значений непрерывной на отрезке функции.

28.   Исследование функции на экстремум с помощью производных высшего порядка. Исследование функций на выпуклость и вогнутость. Точки перегиба. Асимптоты кривых. Общая схема построения графиков функций.

V. Неопределенный интеграл.

29.  Первообразная. Неопределенный интеграл, его свойства. Таблица основных формул интегрирования. Непосредственное интегрирование по частям и подстановкой.

30.   Интегрирование рациональных функций путем разложения на простейшие дроби. Интегрирование выражений, содержащих тригонометрические    функции.    Интегрирование    некоторых    иррациональных выражений. Использование таблиц интегралов.

VI. Определенный интеграл.

31.  Задачи,   приводящие   к   понятию   определенных   интегралов. Определенный интеграл как предел интегральных сумм. Основные свойcтва определенного интеграла.

32.   Производная  интеграла  по верхнему пределу. Формула Ньютона — Лейбница.

33.  Вычисление определенного интеграла: интегрирование по частям и подстановкой. Приближенное вычисление определенного интеграла: формулы прямоугольников, трапеций и Симпсона.

34.  Приложение    интегралов    к   вычислению   площадей    плоских фигур, длин дуг кривых, объемов тел и площадей поверхностей вращения. Физические приложения определенного интеграла.

35.   Несобственные   интегралы с бесконечными пределами. Несобственные интегралы  от  неограниченных  функций, основные свойства. Абсолютная и условная сходимости. Признаки сходимости.

VII. Функции нескольких переменных.

36.   Функции нескольких переменных. Область определения. Предел функции. Непрерывность.

37. Частные производные. Полный дифференциал и его связь с частными производными. Инвариантность формы полного дифференциала. Касательная плоскость и нормаль к поверхности. Геометрический смысл полного дифференциала.

38. Частные   производные  и   полные дифференциалы  высших  порядков. .Формула Тейлора.

39. Неявные функции. Теоремы существования. Дифференцирование неявных функций.

40. Экстремумы   функции   нескольких   переменных.   Необходимое

условие. Достаточные условия.

41. Условный экстремум. Метод множителей Лагранжа.

  1.  Кратные интегралы.

42.   Задачи, приводящие к понятию кратного интеграла. Двойные и тройные интегралы, их основные свойства. Представление об интегралах любой кратности.                                                                                

43.   Вычисление двойных и тройных интегралов в декартовых координатах.

44.  Замена переменных в кратных интегралах. Переход от декартовых координат к полярным, цилиндрическим и сферическим координатам.                                                                                                               

45.   Применение   кратных   интегралов  для   вычисления  объемов  и площадей, для решения задач механики и физики.

IX. Криволинейные и поверхностные интегралы.

 46. Задачи, приводящие к криволинейным интегралам. Определение криволинейных интегралов первого и второго рода, их основные свойства и вычисление. Геометрические и механические приложения. Связь между криволинейными интегралами первого и второго рода. Формула Грина.

47. Площадь поверхности. Определение поверхностных интегралов. Их свойства и вычисления.

Л и т е р а т у р а:

1.  Пискунов П. С. Дифференциальное и интегральное исчисление. Т 1,2. М., Наука, 1973.

2.  Бермант А.Ф.  Краткий курс математического анализа. М., Наука, 1973.

3.  Ефимов  Н.В.  Краткий курс аналитической геометрии.  М., Наука, 1972.

4.  Гмурман В.Е.  Теория вероятностей и математическая  статистика. М., Высшая школа, 1977

5.  Лихолетов И.И. Высшая математика, теория вероятностей и математическая статистика.

Минск, Высшая школа, 1976.

6.  Лихолетов И.И. Руководство к решению задач  по высшей математике. Минск, Высшая школа, 1976.

7.  Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах . Часть I, II. М., Высшая школа, 1974.

8.  Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике.

Методика самостоятельной работы студента при изучении математики.

1. При изучении материала по учебнику, указанному в пособии перед каждой темой, ведите конспект, в котором выписывайте определения, формулировки теорем, формулы, графики и т.д.

2. На полях конспекта отмечайте вопросы для письменной или устной консультации с преподавателем.

3.  Переходите к следующему вопросу только после хорошего понимания

предыдущего материала.

4.  Теоретические формулы обводите рамкой, чтобы они лучше запоминались при перечитывании конспекта. Можно выписать основные формулы на отдельном листе в форме справочника.

5.  При решении задач обосновывайте каждый этап решения, теоретическими положениями курса математики, задавая себе вопрос: "На каком основании сделан переход от одной операции к другой?".

6. Отделяйте вспомогательные вычисления от основных при оформлении решения.

7. Делайте рисунки, но аккуратно и в соответствии с условием задачи.

8. Запишите краткий план решения задачи. Помните, что вы должны приобрести твёрдые навыки в решении однотипных задач.

9.  Помогите себе в повторении, закреплении, усвоении изученного материала по вопросам для самопроверки, предлагаемым в этом пособии после каждой темы.

Помните, что умение решать задачи является необходимым, но не достаточным условием хорошего знания теории.

10. Для обратной связи студента-заочника с преподавателем следует выполнить две контрольные работы, предложенные на стр. 38,72.  Рецензия на работу указывает на пробелы в знаниях. Несамостоятельное выполнение работы делает студента неподготовленным к устному экзамену или зачёту.

10. Без контрольных работ с рецензией преподавателя, исправлениями и дополнениями студент не допускается к сдаче экзамена или зачёта.

12. На экзамене и зачёте проверяются отчётливое понимание теоретических и прикладных вопросов программы, а также умение применить знания к решению практических задач.

13. Студент выполняет тот вариант контрольных работ, который совпадает с последней цифрой его учебного шифра (номера зачётной книжки).

14. На титульном листе выполненной контрольной работы укажите номер этой контрольной работы, Ф.И.О.  студента,  учебный шифр  (номер зачётной книжки), дату окончания работы, подробный адрес студента.

На 1 курсе выполняются контрольные работы №1 и №2.

На 2 курсе выполняются контрольные работы №3  и №4.

           15. Указать используемую литературу в конце решённой работы.

Таблица заданий для контрольных работ №1 и №2.

Номер

варианта

Номер задач для контрольных работ

Работа №1

Работа №2

1

1   11   21   31   41  51   61   71   81

91  101  111  121  131  141  151  161  171  181  191  201

2

2   12   22   32   42   52   62   72   82

92  102  112  122  132  142  152  162  172  182  192  202

3

3   13   23   33   43   53   63   73   83

93  103  113  123  133  143  153  163  173  183  193  203

4

4   14   24   34   44   54   64   74   84

94  104  114  124  134  144  154  164  174  184  194  204

5

5   15   25   35   45   55   65   75   85   

95  105  115  125  135  145  155  165  175  185  195  205  

6

6   16   26   36   46   56   66   76   86

96  106  116  126  136  146  156  166  176  186  196  206

7

7   17   27   37   47   57   67   77   87

97  107  117  127  137  147  157  167  177  187  197  207

8

8   18   28   38   48   58   68   78   88

98  108  118  128  138  148  158  168  178  188  198  208

9

9   19   29   39   49   59   69   79   89

99  109  119  129  139  149  159  169  179  189  199  209

0

10  20  30   40   50   60   70   80   90   

100 110  120  130  140  150  160  170  180  190  200  210  

Указания к выполнению контрольной работы №1

(темы 1-6)

Тема 1.  Решение систем линейных уравнений.

   Данко, гл 4,§1-7

   Лихолетов, ч I  гл. 7, §58-61.

  1.  Системы двух уравнений 1-ой степени с двумя переменными. Определители 2-го порядка.

Пусть требуется решить систему    

(1)

После исключения переменной y из уравнений получим         (2).

После исключения переменной x  из уравнений получим    (3)

Если знаменатель , то система (1)  имеет единственное решение, которое находится по формулам (2),(3).

Если принять обозначения:

 

 

, то решение системы примет вид :            ,       (4)

, где - определители системы,  - главный определитель.

Определитель- таблица, составленная из коэффициентов при неизвестных и свободных членов системы (1).

Определитель, имеющий две строки и два столбца называется определителем 2-го порядка.  Формулы (4) называются формулами Крамера.

Вычисление определителей второго порядка:

(+)

                    

(-)

Пример:     =(-2·3)-(4·(-5))= -6+20=14,        

  1.  Вычисление определителей 3-го порядка.  Правило треугольников.

,  т. е

    Определитель 3-го порядка равен сумме произведений трёх элементов, взятых по одному из каждой строки и каждого столбца.

Пример.      = ((-1)·1·(-1)+2·2·3+2·(-3)·3)-(3.1·3+2·2·(-1)+2·(-3)·(-1))= (1+12-18)- (9-4+6)=     

   = (-5)-11= -16.

  1.  Разложение определителя по элементам 1-ой строки.

=

     

        т.е  значение определителя равно произведению элементов 1-ой строки на соответствующие определители 2-го порядка,  полученные после вычёркивания -той строки и -того столбца, на пересечении которых находится соответствующий элемент, причём a1  берётся со своим знаком,  a2-c противоположным, a3- со своим знаком.

Пример: Вычислить определитель.

 -1  2  3

  2  1 –3  = -1 -2 +3  = -1·(-1+6)-2(-2+9)+3(4-3)= -1·5-2·7+3·1= -16

  3  2 -1

  

Замечание. Разложение можно выполнять по элементам любой строки (столбца).

Задача. Решить систему

      Решение:  Составим главный определитель  системы из коэффициентов при неизвестных и вычислим его:

   = 1·    - (-2)   +1·   = (-2+6)+2(-4+9)+1(4-3)=4+10+1=15

    Составим вспомогательный определитель . Он получается из главного путём замены первого столбца свободными членами.

    = 8·    +2     +1    = 8(-2+6)+2 (-2-0)+1(2-0)=8·4+2·(-2)+2=30

   Составим определитель , путём замены 2-го столбца (в главном определителе) свободными членами.

                                               = - 45   Вычислить самостоятельно.

    Составим определитель  путём замены 3-го столбца (в главном определителе) свободными членами.

                                           =      =0   Вычислить самостоятельно.

     Тогда по правилам Крамера имеем

                    ,       или  ,    ,   

     Сделать проверку самостоятельно.

                                                                                                                      Ответ:  x=2,  y= -3,  z =0

  1.  Решение систем линейных уравнений методом Гаусса.

Пусть дана система       (1)

      Гаусс при решении системы использовал метод исключения  неизвестных. В результате исходная система приводится к треугольному виду:

      В этих таблицах, называемых матрицами, должны быть записаны коэффициенты при неизвестных, а после вертикальной черты-свободные члены.

      В системе (2) из последнего уравнения находится неизвестное z, из 2-го-другое неизвестное y, из 1-го- первое неизвестное x.

       Задача. Решить систему.     

                                                                   

     Решение

                                ~             ~

(первую строку умножаем на (-2) и на (-3)  и складываем последовательно со второй и третьей строкой соответственно)

                   ~          ~            

(умножаем элементы второй строки на (-8) и складываем с 3-ей строкой).

         Имеем систему                 

Из этой системы имеем z =0 (из последней строки), y= -3 (из 2-ой строки), x=2 (из 1-ой строки).

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  В чём суть правила Крамера?
  2.  Понятие определителя 2-го, 3-го… порядков.
  3.  Каковы условия единственности решения системы?
  4.  Изложить два способа вычисления определителя 3-го порядка.
  5.  Как решить систему уравнений методом Гаусса?

Тема 2.  Элементы аналитической геометрии на плоскости.

  Ефимов, гл 1-3, 4-6

  Данко, гл. 1, §1-5.

  1.  Основные формулы аналитической геометрии.

1.  - длина отрезка между точками  и  

2.  ;   - координаты точки деления отрезка в данном отношении.

                                                                           

                                                                        |                 |                 |                 |                 |   

                                                                     

-отношение величины отрезка от начала отрезка т. M1  до делящей т. C к величине отрезка от делящей точки C до конца отрезка  M2 .

3.  - уравнение прямой линии с угловым коэффициентом.

- угловой коэффициент прямой.

- тангенс угла между двумя прямыми.

-угол между двумя прямыми.

- условие  |  |  двух прямых.

- условие    двух прямых.         

                 y                                                         y

                                                                                                                                                                                                       

                                                                                                                              

                      b                         

                                                  x                                                                                  x               0                                                          0

                                                                                                  

                                                                    

рис 1.                                                                       рис 2.

4.  -  уравнение пучка прямых.

                y

                                                               -  центр пучка.

                                M0

                                                                           

                                                х

                 0                               

                      

   

  рис 3.

5.      -  уравнение прямой, проходящей через две точки   и

6.  - уравнение прямой,  проходящей через точку  параллельно вектору +

                                                 y

                                              

                                                                                                                                                              

                                                                            x

                                                       0      

                                                                                

                                                рис 4.

7.  -  уравнение прямой,  проходящей через т. , перпендикулярно вектору  .                                                                                           

                                              y

                                                              

                                                                     

                                                                            x

                                                    0

                                                 

                                             М0

                                                                

                                                                  

                                             рис. 5

8. - общее уравнение прямой- уравнение первой степени с двумя неизвестными.

9. - уравнение в отрезках на осях.

                                              y 

                                                                            

                                         b     

                                                               

                                             0   a              x                      

                                         рис. 6

10.  параметрические уравнения прямой.

               

      ,  t- переменный параметр.

11.  -  уравнение окружности с центром в т. O (0;0) и радиусом r. ( рис. 7 ) 

                                         

                                                                                                                                                                             

                                                                                                                                                                                                                 

                                                                                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                 

                                                               рис. 7                               

- уравнение окружности со смещённым центром  . (рис. 8)

12.    Каноническое уравнение эллипса.  

                                                                          

                                                                                             

                                

-  уравнение эллипса с центром в начале координат.

- уравнение эллипса со смещённым центром в т. O1(x0,y0).

13.  Каноническое уравнение гиперболы.

                                                                                                                               

- каноническое уравнение гиперболы с центром в начале координат.

- уравнение гиперболы со смещённым центром  O1 ( x0, y0).

14.   Каноническое уравнение параболы.

                                   

                        

                                                                               

                    

- каноническое уравнение параболы с вершиной в т. O (0,0).

                    -  уравнение директрисы.

                    - уравнение параболы со смещённой вершиной в т. O1 (x0,y0)

  1.  Примеры решения задач.

                       Задача 1. Даны координаты вершин треугольника АВС: А (4; 3), В (16; - 6), С (20; 16). Найти: 1) длину стороны АВ; 2) уравнения сторон АВ и ВС и их угловые коэффициенты; 3) угол В в радианах с точностью до двух знаков; 4) уравнение высоты CD и ее длину; 5) уравнение медианы АЕ и координаты точки К пересечения этой медианы с высотой CD; 6) уравнение прямой, проходящей через точку К параллельно стороне АВ; 7) координаты точки М, расположенной симметрично точке А относительно прямой CD.

                       Решение. 1.   Расстояние d между точками А ( x1; y1) и В (х2; y2) определяется по формуле:

  (1)

Применяя (1), находим длину стороны АВ:        =15

2.   Уравнение прямой, проходящей через точки А(х1; у1) и В(х2; y2), имеет вид:

                                                 (2)

       Подставляя в (2)  координаты точек A и В, получим уравнение стороны АВ:

                       4y-12= -3x+12;

 3x+4y-24=0 (AB).

   Решив последнее уравнение относительно у, находим уравнение стороны АВ в виде уравнения прямой с угловым коэффициентом:

4y= -3x+24;     откуда  

     Подставив в (2) координаты точек В и С, получим уравнение прямой BC:

         ;

                    или  y=5,5x-94,   откуда  kBC=5,5.

3. Известно, что тангенс угла  между двумя прямыми, угловые коэффициенты которых соответственно равны k1 и k2 вычисляется по формуле:

 (3)

Искомый угол В образован прямыми АВ и ВС, угловые коэффициенты которых найдены:     Применяя (3), получим

            В=63°26'. или В 1,11 рад.

4. Уравнение прямой, проходящей через данную точку в заданном направлении, имеет вид:            yy1 = k(xx1).      (4)                                                                                                                                                                                                             

     Высота CD перпендикулярна стороне АВ. Чтобы найти угловой коэффициент высоты CD, воспользуемся условием перпендикулярности прямых. Так как, ,  то  . Подставив в (4) координаты точки С и найденный угловой коэффициент высоты, получим:

                

     Чтобы найти длину высоты CD, определим сперва координаты точки D-~ точки пересечения прямых АВ и CD. Решая совместно систему:

              ,       находим            x=8, y=0,  т.е  D(8;0)                                                                                                                                                                                 

По формуле (1) находим длину высоты CD:          

5. Чтобы найти уравнение медианы АЕ, определим сначала координаты точки Е, которая является серединой стороны ВС, применяя формулы деления отрезка на две равные части:

     

  Следовательно,             E (18;5).

   Подставив в (2) координаты точек А и Е, находим уравнение медианы:

                           

    Чтобы найти координаты точки пересечения высоты CD и медианы АЕ, решим совместно систему уравнений:

                                                 x=11,   y=4;   K (11;4).

6.   Так как искомая прямая параллельна стороне АВ, то ее угловой коэффициент будет равен угловому коэффициенту прямой АВ. Подставив в (4) координаты найденной точки К и угловой коэффициент получим:

                   

7.    Так как прямая АВ перпендикулярна прямой CD, то искомая точка М, расположенная симметрично точке А относительно прямой CD, лежит на прямой АВ. Кроме того, точка D является серединой отрезка AM. Применяя формулы (5), находим координаты искомой точки М:

                

           Треугольник ABC, высота CD, медиана АЕ, прямая KF и точка М построены в системе координат хОу на рис. 1.

рис. 1

                          Задача 2. Составить уравнение геометрического места точек, отношение расстояний которых до данной точки A (4; 0) и до данной прямой х=1  равно 2.

                          Решение.  

рис. 2

     В системе координат хОу построим точку A (4;0) и прямую х=1. Пусть М(х; у) —произвольная точка искомого геометрического места точек. Опустим перпендикуляр MB на данную прямую х=1  и  определим координаты точки В. Так как точка В лежит на заданной прямой, то ее абсцисса равна 1. Ордината точки В равна ординате точки М. Следовательно, В(1,у) (рис. 2).

По условию задачи МА:МВ=2. Расстояния МА и MB находим по формуле (1) задачи 1:

Возведя в квадрат левую и правую части, получим:

   

   или    

Полученное уравнение представляет собой гиперболу, у которой действительная полуось а=2, а мнимая -

     Определим фокусы гиперболы. Для гиперболы выполняется равенство   Следовательно, с2=4+12=16; с=4; F 1(— 4; 0), F2(4; 0) — фокусы гиперболы. Как видно, заданная точка A(4; 0) является правым фокусом гиперболы.

Определим   эксцентриситет   полученной   гиперболы:

Уравнения асимптот гиперболы имеют вид  и

 Следовательно,  или  и — асимптоты гиперболы. Прежде чем построить гиперболу, строим ее асимптоты.

                         Задача 3. Составить уравнение геометрического места точек, равноудаленных от точки A (4; 3) и прямой у=1. Полученное уравнение привести к простейшему виду.

                         Решение.    

  

рис. 3

  Пусть М(х; у) — одна из точек искомого геометрического места точек. Опустим из

точки М перпендикуляр MB на данную прямую у=1 (рис. 3). Определим координаты точки В. Очевидно, что абсцисса точки В равна абсциссе точки М, а ордината точки В равна I, т. е. В (х; 1). По условию задачи МА=МВ. Следовательно, для любой точки М(х; у), принадлежащей искомому геометрическому месту точек, справедливо равенство:

                                       

                                                                   

                                                                   или

                                        

                                           

Полученное уравнение определяет параболу с вершиной в точке О (4; 2). Чтобы уравнение параболы привести к простейшему виду, положим x-4=Х и y+2=Y; тогда уравнение параболы принимает вид:

                                                                

Чтобы построить найденную кривую, перенесем начало координат в точку О' (4; 2), построим новую систему координат XO'Y, оси которой соответственно параллельны осям Ох и Оу, и затем в этой новой системе построим параболу (*) (рис. 3).

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Какое равенство называется уравнением прямой?
  2.  Как пройдёт прямая линия, если свободный член в этом уравнении равен нулю?
  3.  Как вычислить угол между двумя прямыми? Каковы условия параллельности и перпендикулярности прямых?
  4.  Как найти угловой коэффициент прямой, если известны две её точки?
  5.  Запишите уравнения прямых, совпадающих с осями координат.
  6.  Дайте определение окружности. Приведите уравнение  

к каноническому виду. Назовите центр и радиус данной окружности.

  1.  Сформулируйте определение эллипса, гиперболы, параболы.  Постройте линию    в системе координат.
  2.  Дайте определение эксцентриситета для:  а) эллипса,  б)  гиперболы, в) параболы.

Тема 3.  Основы векторной алгебры.

Ефимов, гл. 7,8

Клетенник, гл. 8,9;  Данко, гл. 2.

3.1 Операции над векторами.

1. - направленный отрезок.

  1.  Сложение векторов.

                                                              +  

                                       или   

           +                                                                   

  1.  Вычитание векторов.

                                                                                        -

                           -       или                                     

                                                                        

  1.  Умножение вектора на число.

                                                         3

                                     |            |            |

        

                                                            -3

                                      |            |            |

  1.  Скалярное произведение.                             

                                                                                                                                     

                                                                      

                                                                        

                                                                                 

                                                                                                                                                                                                

1)   ·=)

2)   ·=P,  P- число

3)   =

4)   =

Свойства:

1). ·=-скалярное произведение векторов, заданных координатами.

2).  cos = (проекция вектора  на  ).  Поэтому

·=cos ==

3). =, =,  где  =

4).  ·=0,  если  

5).  =  или   -условие коллинеарности векторов.

6).  Угол между векторами:

,   -   условие перпендикулярности двух векторов.

7).  ·=·

8).  ·

9).           

  1.  Векторное произведение  

   удовлетворяет условиям:

                                      

                                                                                                                                          

                                       

                         

1).    и   

2).      

3).   -образуют такую же ориентацию как

Свойства:

1).  =

2).  ,  где  

3).  

4).  Если    то   

5).   

6).  Если   ,  то   

7.)  - площадь параллелограмма.

-площадь треугольника.

8).      

9).                

  1.  Смешанное произведение.

1).  -форма записи смешанного произведения.

2).  =

3).  Если  -компланарны , то  

4).      , если  

5).             

                                                      Д1                         С1

                                                                                                                                                                                

                                 М      A1                      

                                                              В1 

                                            Д                              С   

                                                                             

                             А                                           В                                                             

   

               

 ,  где   V-объём параллелепипеда .

3. 2   Примеры решения задач.

                   Задача 5. Даны координаты вершин пирамиды ABCD:  А (2; 1; 0), B (3; -1; 2), С (13; 3; 10),    D (0; 1; 4). Требуется: 1) записать векторы  и  в системе орт  и найти модули этих векторов; 2) найти угол между векторами  и ; 3) найти проекцию вектора  на вектор ; 4) найти площадь грани ABC; 5) найти объем пирамиды ABCD.

                                                                     

        Решение. I.   Произвольный вектор а может быть представлен в системе орт i, j, k  следующей формулой;                                                        

  (1)

где ах, ау, аг — проекции вектора а на координатные оси Ох, Оу и Oz, а — единичные векторы, направления которых совпадают с положительным направлением осей Ох, Оу и Oz. Если даны точки  и   то проекции вектора  на координатные оси находятся по формулам:

                            (2)

  Тогда                                                         

                       (3)

Подставив в (3) координаты точек A и В, получим вектор

                                                             

Аналогично, подставляя в (3) координаты точек А и С, находим

Подставив в (3) координаты точек А и D, находим вектор :

                                                                                 

Если вектор  задан формулой (1), то его модуль вычисляется по формуле

(4)

Применяя (4), получим модули найденных векторов:

  ,   

2. Косинус угла между двумя векторами равен скалярному  произведению  этих  векторов,  деленному  на произведение их модулей. Находим скалярное произведение векторов  и :

Модули этих векторов уже найдены: ,     Следовательно,

   ¢.

3. Проекция вектора    на вектор   равна скалярному произведению этих векторов, деленному на модуль вектора  :

4. Площадь грани ABC равна половине площади параллелограмма, построенного на  векторах  и   . Обозначим векторное произведение вектора   на вектор   через вектор . Тогда, как известно, модуль вектора  выражает собой площадь параллелограмма, построенного на векторах  и  , а площадь грани ABC будет равна половине модуля вектора:

                                                                       _            

     кв. ед.

5. Объем параллелепипеда, построенного на трех некомпланарных векторах, равен абсолютной величине их смешанного произведения. Вычислим смешанное произведение

Следовательно, объем параллелепипеда равен 144 куб. ед., а объем заданной пирамиды ABCD равен 24 куб. ед.

3. 3   Вопросы для самопроверки.

  1.  Дайте определение вектора.
  2.  Какие векторы называются равными?
  3.  Геометрическое и аналитическое  толкование координат вектора.
  4.  Запишите модуль вектора между координатами.
  5.  Как выполняется сложение, вычитание, умножение вектора на число геометрически (рисунком)  и аналитически (формулой).
  6.  Дайте определение базису пространства.
  7.  Запишите скалярное произведение двух векторов в векторной форме и между координатами перемножаемых векторов. То же для векторного и смешанного произведения.
  8.  Условия коллинеарности и компланарности векторов в векторной и координатной форме.

Тема 4.    Введение в анализ.

 Пискунов, гл 1, § 1-9, упр 1-9, 39, 40

Гл 2, § 1-5, упр 1-6,  9-29, § 6-8,

Упр 31-35, 41-48, § 9, 10,  упр 57-59

§ 11,  упр 60-62.

  1.  Понятие предела.

           Определение.  Число а  называется пределом функции y =f(x) в т.   если для любого сколько угодно малого наперёд заданного ε >0   найдётся такое  δ>0  (δ=δ(ε)),  что выполняется неравенство  <  при   <

Этот факт записывается так:

Если  ,  то говорят,  что функция  имеет пределом число a на бесконечности  (x→∞).

Если  ,   то функцию     называют  бесконечно большой величиной в окрестности т..

Если ,   то  f(x)- бесконечно большая величина на бесконечности  (x→∞).

Если  ,  то   -  бесконечно малая функция (величина) в   окрестности т. X0  .

Если ,  то  -  бесконечно малая величина на бесконечности (x→∞).

   При вычислении пределов используются теоремы о пределах,  а также 1-ый замечательный предел   

второй замечательный предел    ,  а также   формулы  ,   

4.2   Способы раскрытия неопределённостей вида  и   .

I.   Если   то  можно  использовать три способа раскрытия этой неопределённости.

1-ый  способ.  Разложить и числитель и знаменатель дроби на множители,  затем сократить на общий множитель.

           Пример.   

Ответ:                                 где  2-  предельное значение аргумента,  (-1)  -  

предельное значение функции y.  

2-ой  способ.  Использовать правило Лопиталя, т.е  использовать равенство:  

 

                Пример:  

 3-ий  способ.  Применить таблицу эквивалентности бесконечно малых.

Таблица.

      1.     

      2.      

       3.    

      4.     

         

 Пример:  Найти   

Решение.   

   II. Если      то  можно использовать три способа раскрытия этой неопределённости.

1-ый способ.  Использовать правило Лопиталя.

         Пример.  Найти  

Решение:   

2-ой способ.  Разделить все слагаемые числителя и все слагаемые знаменателя на старшую переменную дроби.

  Пример.  Найти   [-бесконечно малые величины ]=  

Ответ:  

  1.  Первый и второй замечательные пределы.

1.    -  первый замечательный предел.

Замечание.  При  x0  sin x~ x

   Пример 1.  

Найти

    

                                                                       

    

                                          если заменить , т.к     ,     то  

                                  

            

         Заметим,что показатель степени обратен по величине второму слагаемому в основании.

                                                                    

   Пример 2.                                        представили основание в виде суммы 1 и некоторой бесконечно малой величины.  

Выполненные тождественные преобразования в показателе степени, позволяют выделить  2-ой замечательный предел.  ( в квадратных скобках)

  1.  Непрерывность функции.  Точки разрыва.

Определение 1.  Функция    называется  непрерывной в точке  x0 , если выполняется равенство:         

 

Определение 2.  Функция        называется   непрерывной   в   точке   x0 ,   если   

где    соответственно  приращение аргумента и приращение функции.

Пример.  Дана функция    

Требуется :  1).  Найти точку разрыва данной функции.

                     2).  Найти     и    

         3).  Найти  скачок функции в точке разрыва.

Решение.

Данная функция определена и непрерывна в  

При x=1 функция терпит разрыв,  т.к  меняется аналитическое выражение функции.

                             y

                                    

                                       

                

                                

                                          

                                   

                                           

                                                 

                                  

                                               

x=1- точка разрыва первого рода.

Скачком функции называется абсолютная величина разности между её правым и левым предельными значениями  т.е   (ед).  –скачок функции.

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Дайте определение функции, области определения. Приведите примеры.
  2.  Сформулируйте определение предела функции в точке.
  3.  Какая переменная величина называется бесконечно малой? Бесконечно большой в точке                   и на бесконечности     
  4.  Что означают выражения:            где C-const ?
  5.  Приведите пример бесконечно малой функции в т. x=2 и бесконечно большой функции в этой же точке (аналитический и графический).
  6.  Каким свойством обладает приращение аргумента и приращение функции, если функция непрерывна в точке x0 ?

Тема 5.  Производная и дифференциал функции одного аргумента.

Пискунов, гл. III, § 1-26, упр 1-220

Гл. IV, § 1-7, упр 1-55.

5. 1    Определение производной, дифференциала.

1.  Определение.  Производной первого порядка от функции   по  аргументу x называется предел отношения приращения функции  к  приращению аргумента    при условии, что  ,  т.е.   или  

2.  ,  где  - угол наклона касательной к

- уравнение касательной, проведённой в т.

3.  - скорость изменения функции в т. x0.

  1.  Отыскание производной называется дифференцированием.
  2.  - дифференциал функции равен произведению производной функции на дифференциал аргумента.

        Геометрически dy представляет собой приращение ординаты касательной к графику функции в заданной точке.

6.  - дифференциал аргумента равен приращению аргумента.

- дифференциал функции и приращение функции  равны лишь приближённо.

7.  - формула для приближённых вычислений.

Таблица дифференциалов и производных основных элементарных функций.

Элементарные функции

дифференциал

производная

1

2

3

1.  Степенная функция

2.  Линейная функция    a,b-постоянные

y=x.

3.Тригонометрич.  функции

y=sin x

y=cos x

y=tg x

y=ctg x

4. Показательная функция

,   a-число

5. Логарифмическая функция

y=ln x

6. Иррациональная функция

1

2

3

7. Обратно тригонометричес- кие функции

y= arcsin x

y=arcos x

y= arctg x

y=arcctg x

8. y=c

c-const                                                  

d(c)=0·dx                                         

 

Основные правила дифференцирования.

Пусть С- постоянное,  и  - функции имеющие производные.

Тогда :

1)  

2)  

3)  

4)  

5)  

6)   

   7)  если ,  , т.е  ,  где  функции f (U)  и  U (x)   имеют производные,  то  - правило дифференцирования сложной функции.

  1.  Примеры решения задач.

       Задача 1.  Найти производные   или     следующих функций:

  а)  

 б)  

      в)  

  г)    

              Решение:

  а) Пользуясь правилом логарифмирования корня и дроби, преобразуем правую часть:

Применяя правила и формулы дифференцирования, получим:

б) Предварительно прологарифмируем по основанию е обе части равенства:

Теперь дифференцируем обе части, считая  сложной функцией от переменной х:       

откуда  

  в) В данном случае зависимость между аргументом х и функцией у задана уравнением, которое не разрешено относительно функции у. Чтобы найти производную у', следует дифференцировать по х обе части заданного уравнения, считая при этом у функцией от х, а затем полученное уравнение решить относительно искомой производной у'. Имеем

Из полученного равенства, связывающего х, у, и у',

находим производную у':

                                                       

откуда

г) Зависимость между переменными х и у задана параметрическими уравнениями. Чтобы найти искомую производную у', находим предварительно дифференциалы dy и dx и затем берем отношение этих дифференциалов

                    

Задача 2. Найти производную второго порядка

 а)   

 б)     

                 Решение:     а) Функция у задана в неявном виде. Дифференцируем по х обе части заданного уравнения, считая при этом у функцией от х:

     откуда     

Снова дифференцируем по х обе части (1):

  (2)

Заменив у' в (2) правой частью (1), получим:

                                                                 

б) Зависимость между переменными x и у задана параметрическими уравнениями. Чтобы найти производную у', находим сперва дифференциалы dy и dx и затем берем отношение этих дифференциалов:

     

Тогда

Производная второго порядка . Следовательно, чтобы найти у", надо найти дифференциал dy':      

Тогда                            

                   Задача 3. Найти приближенное значение функции  при  исходя из ее точного значения при

                   Решение:   Известно, что дифференциал dy функции  представляет собой главную часть приращения этой функции  .Если приращение аргумента   мало по абсолютной величине, то приращение  приближенно равно дифференциалу, т. е. . Так как , а   то имеет место приближенное равенство:

Пусть       ,  т. е.

Тогда           

или              

Приближенное равенство (1) дает возможность найти значение функции при  , если известно значение функции и ее производной при   Прежде чем воспользоваться приближенным равенством ( 1 ) , находим числовое значение производной f'(x) при х= 6:

 или   

Применяя (1),  получаем

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Сформулировать определение производной.
  2.  Каков геометрический смысл производной?
  3.  Как составить уравнение касательной?
  4.  Каков геометрический и механический смысл производной?
  5.  Как найти производную неявной функции? Параметрической функции?
  6.  Функция непрерывна в т. x0. Следует ли отсюда дифференцируемость функции?
  7.  В чём заключается геометрический смысл дифференциала функции?
  8.  Записать формулу, используемую в приближённых вычислениях. Найти приближённое значение

Тема 6.  Приложения производной к исследованию поведения функции и построению графика и к другим задачам.

Пискунов, гл. V, §1-12, упр 1-134

Данко , ч. I, гл. 3

План исследования функции и построения графика.

  1.  Найти область определения функции. Решение этого вопроса указывает на те интервалы оси (ОХ),  над которыми пройдёт график и на те значения аргумента x,  над которыми график не пройдёт, а также в каких точках пройдут вертикальные асимптоты.
  2.  Исследовать на чётность, нечётность.  Решение этого вопроса облегчает построение.
  3.  Указать промежутки монотонности функции и найти экстремумы её, точки экстремумов. Построить соответствующие точки на координатной плоскости.
  4.  Указать точки перегиба графика функции и нанести их на координатную плоскость.  Указать промежутки выпуклости, вогнутости.
  5.  Найти уравнения вертикальных и наклонных асимптот, используя условия для существования этих асимптот. Построить эти линии на координатной плоскости.
  6.  Найти точки пересечения графика функции с осями координат. Нанести их на плоскость.
  7.  Исследовать поведение функции на концах области определения. Это поможет при построении графика.
  8.  Можно взять несколько контрольных точек, в случае уточнения поведения графика.
  9.  Построить график.  

Задача 1. Исследовать функцию у = 1п(х2 +10) и построить ее график.

                              

     Решение:

1. Определим область существования функции. Квадратный трехчлен, стоящий под знаком логарифма, можно представить так: х26x+10=(x-3)2 + 1. Как видно, под знаком логарифма будет положительное число при любом значении аргумента х. Следовательно, областью существования данной функции служит вся числовая ось.

2. Исследуем функцию на непрерывность. Функция всюду непрерывна и не имеет точек разрыва.

3. Установим четность и нечетность функции. Так как у(-х)¹у(х) и у(- х)¹ - у(х), то функция не является ни четной, ни нечетной.

4. Исследуем функцию на экстремум. Находим первую производную:

Знаменатель х2- 6x+10>0 для любого значения х. Как видно, при х < 3 первая производная отрицательна, а при х > 3 положительна. При х = 3 первая производная меняет свой знак с минуса на плюс. В этой точке функция имеет минимум:

Итак, A(3; 0) - точка минимума . Функция убывает на интервале (- ¥ , 3) и возрастает на интервале (3, + ¥).

5.     Определим точки перегиба графика функции и интервалы выпуклости и вогнутости кривой. Для этого находим вторую производную:

Разобьем всю числовую ось на три интервала: ( - ¥, 2), (2, 4), (4, + ¥). Как видно, в первом и третьем интервалах вторая производная отрицательна, а во втором интервале положительна. При x1 = 2  и х2 = 4 вторая производная меняет свой знак. Эти значения аргумента являются абсциссами точек перегиба. Определим ординаты этих точек:

   

Следовательно, P1(2; ln 2) и P2(4; ln 2) — точки перегиба графика функции. График является выпуклым в интервалах ( - ¥, 2) и (4, +¥) и вогнутым в интервале (2, 4).

6. Определим уравнения асимптот графика функции. Для определения уравнения асимптоты y=kx+b  воспользуемся формулами:

    

  Имеем  

Чтобы   найти   искомый   предел, дважды применяем правило Лопиталя:

                  

Итак, кривая не имеет асимптот.

     

Использование производной в задачах прикладного характера.

              Задача 1.  Найти такой цилиндр, который  имел бы  наибольший объём при данной полной поверхности S.

              Решение: Пусть радиус основания цилиндра равен x,  а высота равна y.   

                          

 Тогда         

 Следовательно,   объём  цилиндра выразится так:

Задача  сводится к исследованию функции V(x)  на максимум при x > 0.

Найдём производную                                                                         

                                                    

 Найдём                                                                  

При                                              

 

  т.е   осевое сечение цилиндра должно быть квадратом.

Ответ:  Цилиндр с квадратным сечением имеет наибольший объём при данной полной поверхности S.

План действий при решении задач прикладного характера.

  1.  Обозначить некоторую неизвестную величину прикладной задачи переменной x.
  2.  Записать ту величину, которая должна быть по условию наименьшей ( наибольшей ) как функцию переменной x.
  3.  Исследовать полученную функцию на экстремум,  используя производные 1-го порядка и второго порядка, найти значение x,  соответствующее точке экстремума исследуемой функции.
  4.  Записать ответ, вернувшись к прикладному значению x.

Нахождение наибольшего и наименьшего значения функции на отрезке.

                       Задача. Найти наибольшее и наименьшее значения функции:

                                  

 на сегменте -2; 2

                      Решение: Найдём  критические точки и исследуем их на экстремум.

 

   

 

    

В точке x=0 функция имеет максимум, равный f(0)=3.

В каждой из точек x=-1 и x=1 функция имеет минимум, равный  f (-1)=f (1)=2

Найдём значения функции на концах сегмента :

Итак ,  наибольшее значение равно 11, а наименьшее 2.

                       Задача . Найти радиус кривизны и координаты центра кривизны кривой  в точке    А (0; 1).

                   Решение: Радиус кривизны вычисляется по формуле:

                          

Дважды дифференцируя данную функцию, находим

   

Вычислим значения производных у' и у" в заданной точке А (0; 1), т.е. при x = 0; имеем y¢(0) = 2;          y¢¢ (0) = - 4.

Тогда радиус кривизны:

Для нахождения координат центра кривизны С(xс; yс] воспользуемся формулами:

  

Подставив в эти формулы координаты точки А и найденные значения производных, получим:

  

Итак, точка С (5/2; -1/4) — центр кривизны.

Кривая , точка А (0; 1), центр кривизны С (5/2; -1/4) и радиус кривизны R»2,8 .

                        Задача. Найти радиус кривизны кривой r = a sin3 j (трех лепестковая роза) в точке A (p/6; а).

Решение. Если кривая задана в полярной системе координат уравнением r=f (j), то радиус кривизны   вычисляется по формуле:    

Дважды дифференцируя данную функцию r= a sin 3j , найдем   

Вычислим значения производных r¢ и  r¢¢  в точке  A (p/6;a), т.е при j=p/6 и r =a.

Имеем: r¢ (p/6)=0  и  r¢¢ (p/6)=-9a. Подставив в формулу r =a, r¢=0 и r¢¢=9a, получим                                                             

Вопросы для самопроверки.

Сформулируйте признаки возрастания (убывания) функции. Приведите примеры.

Дайте определение экстремума функции.

Как найти максимум, минимум функции (два правила)?

Приведите пример, когда обращение производной в нуль не является достаточным условием экстремума функции.

Как найти интервалы выпуклости (вогнутости) функции? Примеры.

Контрольная работа № 1.

В ЗАДАЧАХ  1 –10 решить  заданную систему уравнений,  пользуясь формулами Крамера. Сделать проверку  полученного решения.

1.             5x +8y-z= -7,                                2.    x+2y +z=4,

                x+2y+3z =1,                                         3x-5y+3z =1,

                2x-3y +2z=9.                                        2x +7y- z=8.

3.              3x+2y + z= 5,                               4.     x+2y+4z=31,

                2x+3y+ z =1,                                         5x+ y+ 2z=29,

                2x + y+3z =11.                                      3x –y+ z=10.

5.             4x-3y +2z=9,                                 6.     2x-y- z =4,

               2x+5y-3z=4,                                          3x+4y-2z=11,

               5x+6y-2z=18.                                        3x-2y+4z =11.

7.             x+ y+2z = -1,                                 8.     3x-y =5,

               2x-y+2z= -4,                                         -2x+ y+ z =0,

               4x+ y+ 4z= -2.                                       2x- y+ 4z=15.

9.             3x –y+ z =4,                                   10.  x+y +z =2,

               2x- 5y –3z= -17,                                   2x- y – 6z= -1,

               x + y- z= 0.                                           3x – 2y = 8.             

В ЗАДАЧАХ 11-20  даны  координаты вершин треугольника ABC.  Найти:  1) длину стороны  AB;  2)  уравнения сторон  AB и  BC и  их угловые коэффициенты;  3)  внутренний угол  B  в радианах с точностью до 0,01; 4) уравнение медианы AE;  5) уравнение и длину высоты CD;  6)  уравнение прямой,  проходящей через точку E параллельно стороне AB.

11. A (1;-1),  B (4;3), C (5;1).                     12.   A (0;-1),  B(3,3),  C(4;1).

13.  A(1;-2)  B (4;2),  C (5;0).                     14.   A (2;-2),  B (5;2),  C (6;0).

15.  A(0;0),  B (3;4),  C (4;2).                      16.  A  (0;1),  B (3;5),  C (4;3).

17.  A(3;-2),  B (6;2),  C (7;0).                    18.   A (3;-3),  B (6;1),  C (7;-1).

19.  A (-1;1),  B  (2;5),  C  (3;3)                  20.   A (4;0),  B(7;4),    C (8;2).

В ЗАДАЧАХ  21-30  даны координаты вершин пирамиды  ABCD.  Требуется:

1.  записать векторы   в  системе  орт        и  найти   модули этих векторов;

2.  найти  угол  между  векторами        

3.  найти проекцию  вектора   на   вектор                                                                 

4.   найти  площадь  грани ABC;                                  

5.   найти объём  пирамиды  ABCD;

21.   A  (1;2;1),  B  (-1;5;1),  C  (-1;2;7),   D  (1;5;9).

22.   A  (2;3;2),  B  (0;6;2),    C  (0;3;8),    D  (2;6;10).      

23.   A  (0;3;2),  B  (-2;6;2),   C (-2;3;8),   D  (0;6;10).

        24.   A  (2;1;2),  B  (0;4;2),    C  (0;1;8),    D  (2;4;10).

25.   A  (2;3;0),  B  (0;6;0),    C  (0;3;6),    D  (2;6;8).

26.   A   (2;2;1), B  (0;5;1),    C  (0;2;7),    D  (2;5;9).

27.   A  (1;3;1),  B  (-1;6;1),  C  (-1;3;7),   D  (1;6;9).

28.   A  (1;2;2),  B   (-1;5;2),  C  (-1;2;8),  D  (1;5;10).

29.   A  (2;3;1),  B  (0;6;1),    C  (0;3;7),    D  (2;6;9).

30.   A   (2;2;2), B  (0;5;2),    C  (0;2;8),    D  (2;5;10).

В ЗАДАЧАХ  31-40  найти указанные пределы.

31.      1)            а)   x0=2;  б)  x0= -1;   в)   x0=    

 

          2)           

              

32.      1)                a)  x0= -1;  б)  x0=1;  в)   x0=.         

           2)                  

33.      1)              а)   x0=2;   б)  x0=-2;    в)  x0=.              

          2)                                                                

34.      1)               а)   x0=1;   б)   x0=2;     в)   x0=.       

          2)                                                     

35.      1)                а)  x0= -2;    б)  x0= -1;  в)= .

           2)                       

36.       1)               а)   x0=-1;   б) x0=1;  в)  x0=.

           2)                                

37.       1)                  a)  x0=2;   б)  x0=-2;    в)   x0=     

           2)                               

38.      1)                   a)  x0=1;    б)  x0=2;     в)   x0=.     

           2)                               

39.        1)                     а)   x0= -2;   б)  x0= -1;   в)   x0=.        

             2)                

40.        1)                     a)  x0= -1;   б)  x0=1;     в)  x0= .          

            2)                                                                

В  ЗАДАЧАХ   41-50   найти производные     пользуясь      правилами и формулами дифференцирования.      

41.          а)                       б)                                    

             в)                             г)                                         

42.          а)                    б)                            

              в)                                   г)                           

43.          а)                   б)                               

              в)                                   г)                      

44.         а)                      б)                             

             в)                                     г)                     

45.         а)                             б)                              

             в)                                 г)                  

46.         а)                         б)                       

              в)                              г)                       

47.         а)                         б)                   

              в)                                   г)                                   

48.          а)                            б)                           

              в)                                г)                               

49.       а)                           б)                     

           в)                                       г)               

50.        а)                            б)               

            в)                              г)                 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

В  ЗАДАЧАХ  51-60 1).  исследовать  данные  функции  методами дифференциального исчисления и  начертить  их  графики. 2).  Для  функции из пункта а)  найти  дополнительно  наибольшее  и  наименьшее  значения на  отрезке  ;.

51.        a)                    = -1;       = 3;             

           б)            

52.        а)               = -1;  =2;

            б)                

53.        а)              =2,   =4;

            б)             

54.       а)                 = -1,   =2;

           б)                

55.       a)                  =0,    =4;

           б)                   

56.       а)              =-2,   =3;

            б)              

57.        а)              =-3,    =0;

           б)                          

58.       а)              = -3,   =1;

          б)           

59.       а)           =1,    =4;

          б)          

60.       а)            = -1,   =4;        

          б)                 

Решить ЗАДАЧИ  61-70  используя  понятие  экстремума функции.

61.  Каковы  должны быть  размеры  прямоугольника  наибольшей  площади,  вписанного в круг радиуса   6 см?

62.  Проволока  длиной  40 см согнута в прямоугольник.  Каковы должны быть размеры этого прямоугольника, чтобы площадь его была наибольшей?

  1.  Найти наибольший объем цилиндра, у которого полная поверхность равна S=242)

64.  Найти наибольший объем конуса, образующая которого равна         (м).

64.   Объем   правильной  треугольной     призмы   равен     V= 16 (м3). Какова должна быть длина стороны основания призмы, чтобы ее полная поверхность была наименьшей?

65.  Требуется изготовить ящик с крышкой, объем которого был бы равен 72 (см3), причем стороны основания относились бы как 1:2. Каковы должны быть размеры всех сторон, чтобы полная поверхность была наименьшей?

66.  Требуется изготовить полотняный шатер, имеющий форму прямого кругового    конуса    заданной    вместимости         (м3). Каковы должны быть размеры конуса   (высота   и радиус основания), чтобы на шатер ушло наименьшее количество полотна?

67. Найти прямоугольник наибольшей площади, если сумма длин его катета и гипотенузы постоянна и равна. 4 (см).

68. Число 8 разбить на два таких слагаемых, чтобы сумма их квадратов была наименьшей.

69.  Число 8 разбить на два таких слагаемых, чтобы сумма ' их кубов была наименьшей.

70. Огород прямоугольной формы огорожен изгородью, длина которой 72 м. Каковы должны быть размеры огорода, чтобы его площадь была максимальной?

В ЗАДАЧАХ 71-80 найти приближённое значение функции  y =f(x), заменяя приращение функции   y соответствующим  дифференциалом dy.

71.            ,               x=3,94

72.              ,               x=5,08

73.               ,                x= 5,84     

74.              ,                 x=4,06               

75.            ,               x= -7,85        

76.              ,               x= 9,08             

77.             ,                x=1,92                

78.            ,                  x= 7,05            

  79.              ,                x= -4,03                     

80.             ,                 x= 2,88  

В  ЗАДАЧАХ   81-90  для  кривых в  указанной  точке  A  (x1,y1)  найти  радиус  кривизны и   координаты  центра   кривизны.     

81.              ,                    82.              ,       A (3;4)             

83.            y=2x2,                             84.                     A (0;1)                    

85.            , A  (2;2)                 86.           ,      A(1;1)               

87.          ,      A              88.          ,           A (1;0)              

89.          ,              A  (1;1)                 90.           y =cosx ,     .                                                                           

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

                                                                                                                                                                                             

Указания к выполнению контрольной работы № 2

( Темы 7-10)

Тема 7.  Неопределённый интеграл.

Пискунов, гл X, § 1-14,  упр.  1-214.

Данко,  гл IX,  § 1-5.

  1.  Определение неопределённого интеграла.

Непосредственное интегрирование.

Определение 1. Функция F ( x ) называется первообразной для функции f ( x ),

если F´ ( x )=f ( x )  и  dF ( x )= f ( x )dx.

Если функция f ( x ) имеет первообразную F ( x ),  то она имеет бесчисленное множество первообразных вида F ( x )+С, где C- постоянная.

Определение 2. Неопределённым интегралом от функции f (x) или от выражения   

 f (x)dx   называется совокупность всех её первообразных.

Обозначение:  

Знак - знак интеграла

f (x)- подынтегральная функция

f (x)dx- подынтегральное выражение

x- переменная величина ( аргумент функции )

F (x)- первообразная

F(x)+С –совокупность первообразных.

Отыскание неопределённого интеграла называется интегрированием функции.

Таблица неопределённых интегралов.

1.                    

2.                                                                                                                                                                        

3.                                                                                                                                                                        

4.                                5.                                              

6.                                7.                 

8.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

9.                              

10.                                                                                                                                                                                                                                                                        

    11.           12.                                         

     13.                      14.      

                        

      15.               .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

 

Свойства дифференциалов.

1.   ,  с- const

2.        Например :  

  Под непосредственным интегрированием понимается сведение подынтегрального выражения к табличному виду путём использования тождественных преобразований,  таблицы и свойств неопределённых интегралов и дифференциалов.

 Например:     Найти  

Решение:  Возведём двучлен во вторую степень и запишем каждое слагаемое в виде степени, затем, произведя почленное деление и, применив соответствующие формулы таблицы, получим:

  1.  Способы интегрирования.

  1.  Подведение под знак дифференциала:

  1.  Интегрирование по частям:   

Классы функций, интегрируемых по частям:

a).     

                           

         

б).                                                   

                   

                    

в).                                                                  

                         или               или U= cosbx     

  1.  Разложение правильной рациональной дроби на простейшие:

4.  Интегралы вида       

      -универсальная подстановка;                    

      Для частных случаев:

а) формулы понижения порядка:

                                 

б)   Формулы преобразования произведения тригонометрических функций в сумму:

5. Интегралы вида     и    

  Подстановка                   

В частности:

для        применяется  формула      

для         -формула       

  1.  Интегрирование иррациональностей.

а)              подстановка         

б)               подстановка        

в)       Тригонометрические подстановки:

          

          

              

Например:    

 1)         решается способом интегрирования  по частям.

 2)   решается способом подведения функции под знак дифференциала.

 3)   - решается методом подстановки  x =sin t .

Примеры 1-3 решить самостоятельно.

7. 3  Примеры решения задач.

№1   Найти  

Решение .  Данный интеграл не является табличным. Умножив на      и на  (3) одновременно подинтегральное выражение, получим:

 

                        d3x 

№ 2.  Найти интеграл:  

Решение.  Используем интегрирование по частям, т.е используем формулу:

                                                                                                                              

    Имеем:    

№ 3.   Найти интеграл:   

           Решение: Используем подстановку                , чтобы сделать подынтегральное выражение   рациональным (без корня).                                                            

Итак,

Тогда J примет вид:

Использованы операции:

1. Замена    

  1.  Вынесен постоянный множитель 2.
  2.  Умножим и разделим на (-1).
  3.  В числителе подынтегральной дроби прибавили (+1) и (-1).
  4.  Использовано свойство:

  1.  Применили табличные формулы:

7. Замена переменной по формуле (из подстановки)

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Дайте определение первообразной функции неопределённого интеграла. Приведите примеры.
  2.  Сформулировать свойства неопределённого интеграла.
  3.  В чём заключается геометрический смысл неопределённого интеграла?
  4.  Назовите основные методы интегрирования.

  1.  Решите:     методом подстановки.
  2.  Примените формулу интегрирования по частям к интегралу:

  1.  Объяснить, почему x2cos x3dx решается способом подведения функции под знак дифференциала. Можно ли решить этот интеграл методом подстановки?

Тема 8.  Определённый интеграл по отрезку.

Определение:  Определённым интегралом по отрезку a;b от функции f (x) называется предел интегральной суммы ,   если этот предел существует и не зависит ни от деления отрезка a;b на части, ни от выбора точек  внутри каждой из частей при условии, что длина наибольшего из частичных отрезков (∆xi) стремится к нулю, т.е

      Числа a,b  называются соответственно нижним и верхним пределами интегрирования, т.е    a;b-отрезок интегрирования.

Свойства определённого интеграла по a;b.

1.  

2.    

3.    

4.    

5.      С- постоянная

Правила вычисления определённого интеграла по a;b

1.    -  формула Ньютона-Лейбница,  где F(x)- первообразная                           

2.   -  интегрирование по частям.

3.     ,  где  x=(t) функция непрерывная вместе со своей производной

на  ;               

Например: Найти значение определённого интеграла  

Решение:

Решаем методом подстановки

x

1

e

t

0

1

Положим   

          Тогда   

  1.  Несобственные интегралы.

      К несобственным интегралам относятся:

  1.  Интегралы с бесконечными пределами интегрирования вида:

          

  1.  Интегралы от разрывных функций  (от неограниченных функций).

Пример 1.    - несобственный интеграл   2) типа,  т.к на отрезке  -2;9 функция    терпит  бесконечный разрыв в точке x=0.

Пример 2.  Вычислить   

Решение   

Пример 3.  Вычислить

Решение:  

Т.к  -  чётная функция.

     Тогда  

Замечание.  Если предел несобственного интеграла существует и конечен, то несобственный интеграл называется сходящимся.

Если же предел не существует или равен бесконечности, то интеграл называется расходящимся.

  1.  Приложения определённого интеграла по a;b

1.     -площадь криволинейной трапеции,  где y=f (x)- кривая, ограничивающая криволинейную трапецию, aABb- криволинейная трапеция.

           

                                                                        

                                                                                                      

                                                                                                                     

                                                                                                                           

                                                                               

                                                                             

                                                                                                                        

                                                                                                                       

2.   - площадь  криволинейной трапеции, если кривая  задана

параметрически:     

3.   -  площадь криволинейного сектора, ограниченного кривой, заданной в полярных координатах, где  r = r(a) - уравнение кривой.

                                                

  1.   вычисление длины дуги кривой  y=f(x)  на  a;b

    5.  Вычисления  объёма тела вращения.

Если криволинейная трапеция вращается вокруг оси OX, то объём тела вращения вычисляется по формуле:                                   

                                   

                                                           

  

                                                                

                                                                                                                           

                                                                                                                                       

6.   Статические моменты и моменты инерции дуги плоской кривой  y=f(x),   (a  x  b)  вычисляются по формулам (соответственно):

 

                   

                         

        где            -   дифференциал дуги кривой  y=f(x)

7.  Координаты центра тяжести однородной дуги плоской кривой  y=f(x)   (a  x  b)

выражаются формулами:

где  L-длина дуги.

                                                     

Примеры решения задач.

Задача 1.   Найти площадь фигуры,  ограниченной параболой  y=4x-x2   и осью ОХ.

  Решение:                                                           

                     

Решая систему, найдём точки пересечения:  x=0; x=4.

Фигура  OABO- криволинейная трапеция.

Значит,   (кв. ед)

Задача 2.  Найти длину дуги кривой  y2=x3  от x=0  до  x=1,  (y  0).

  Решение:  

Дифференцируем уравнение кривой  

Имеем:     (ед.)

Задача 3.   Найти статический момент и момент инерции полуокружности  

(-r  x  r)  относительно оси OX.

 Решение.    

1.         

2.   

Введём подстановку   

.    Если  x=0, то  t=0,  если  x=r,  то  .

Следовательно

Задача 4.  Найти площадь, заключённую внутри лемнискаты Бернулли

Решение:  В силу симметрии достаточно вычислить одну четверть искомой площади, а затем учетверить результат.

                                                                 

                                                                                

                                                                       

                                                                                                                         

                                                               

                                                              

  

По формуле     имеем  

 

Отсюда S=a2

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Запишите формулу интегральной суммы функции f(x) на a;b.
  2.  Сформулируйте определение  определённого интеграла по a;b
  3.  Каков геометрический смысл  

4.  По какой формуле вычисляется     Приведите примеры.

5.  Дайте определение несобственного интеграла.

6.    Является ли     несобственными?  

7.   Геометрический смысл несобственных интегралов.

8.   В каких задачах используются определённые интегралы по отрезку  a;b  в  геометрии?

В механике?

Тема 9.  Функции нескольких переменных.

Пискунов, гл VIII, § 1-17, гл IX, § 6.  упр 1-49.

Данко, гл  VIII,  § 1-4.

  1.  Определение функции 2-х аргументов. Область определения функции.

Определение.  Если каждой паре действительных чисел (x,y)  D по некоторому правилу  (закону) поставлено в соответствие одно и только одно значение переменной Z E, то говорят, что на множестве D  задана функция z =f(x,y).

Множество D-область определения функции.

Область D есть часть плоскости, ограниченная замкнутой линией.

Графиком функции z =f(x,y) является некоторая поверхность  Q.

    

                                                                                

                                              

                                                                                    

     

Задача.  Найти область определения функции     

 

Решение:

Функция  z принимает действительные значения при условии   a2-x2-y2≥0→x2+y2a2 круг с центром в начале координат, радиус круга a. 

Ответ:  Областью определения данной функции является круг вида  x2+y2 a2

(граница-окружность включается)

Изображение области определения на координатной плоскости ХОУ.

                                                                                             

                

                                                                                               

                 

             

                 

                                                                       

  1.  Производные и дифференциалы функции 2-х аргументов.

Основные формулы.

1.   -  частная производная 1-го порядка функции z  по переменной x.

2.   - частная производная 1-го  порядка функции Z  по переменной y.

 вычисляется при постоянном y,  вычисляется при постоянном x.

При вычислении  ,   используются правила и формулы дифференцирования (смотреть таблицу производных).

      полный дифференциал функции  

    

где         -  частные  дифференциалы

                                                          функции

  1.  Для дифференцируемой функции    справедливы приближённые равенства.

а)    , где  -  полное приращение функции.

,        dz- полный дифференциал.

 

Эта функция используется в нахождении приближённых значений функции.

5.Частными производными второго порядка от функции                                 называются  частные  производные от её частных производных первого

порядка.

        

6.    -  дифференциал второго порядка  для функции

7.  Если  z = f(x,y)  ,  где x = φ(t) ,  y=ψ(t) ,  то  - производная сложной   функции  .z=f(φ(t),ψ(t)).

  1.  Если  z=f (x,y),  где         то

9.     Производная неявной функции   ,  заданной уравнением    ,где   F(x,y)-дифференцируемая функция,

вычисляется по формуле:

 

10.  Частные производные неявной функции   заданной уравнением   вычисляются по формулам:

     

                       при  условии

  1.  Примеры решения задач.

Задача 1.

 Найти           .

Решение:

                                   

                                               ,  где

                 

Задача 2.  Найти полный дифференциал функции  z = x3y + xtgx

Решение:

                              -  теоретическая формула.

                                         Где   

                                            

        

Задача 3.   Вычислить приближённое значение функции                                                в точке P(2,97;4,02)

  

Решение:

                              т.Р          

       

               Тогда  

Или   

Или   

Задача 4.  Найти производную функции                                           в направлении, составляющим с положительным направлением оси (ОХ) угол =60.

Решение:

,  где   и - углы наклона  вектора  к оси        и к оси (OY)+ соответственно.

=60, тогда =30                         

               

                                      - ответ.

Задача 5.  Вычислить градиент функции     в точке А (2;1).

  Решение:

      ,   где     -  базисные векторы, орты.

                

                       

Задача 6.  Найти смешанные частные производные второго порядка функции    

 Решение:

                        

Дифференцируя,   получаем

Дифференцируя     по  x (y=const),   получаем   

Ответ:  

 Задача 7.  Исследовать на экстремум функцию  

  

Решение:   (1)              - необходимое условие экстремума.

(2)      где   является решением системы (1).

Неравенство (2) является достаточным условием экстремума.

Причём ,  если   то в точке   есть максимум функции.

И если    то в точке    есть минимум функции.

Имеем:        

(1)       

        

                                                  

 

то в точке P0(0;3)  есть максимум

Ответ:  

Задача 8.

Найти  наибольшее и наименьшее значения функции в замкнутом треугольнике АОВ, ограниченном осями координат и прямой x + y -4=0    (рис. 12).

Решение. Чтобы найти наибольшее, и наименьшее значения функции в заданной замкнутой области, необходимо:

  1.  найти стационарные точки, лежащие внутри области, и вычислить значения функции в этих точках; исследовать на экстремум эти точки не следует;
  2.  найти наибольшее и наименьшее значения функции на границе области; если граница состоит из нескольких линий, то исследование проводится для каждого участка в отдельности;
  3.  сравнить полученные значения функции и установить наибольшее и наименьшее значения функции в заданной замкнутой области.

Находим   стационарные  точки,  лежащие внутри заданной области:

                                                                                     

Приравняв нулю частные производные и решив полученную систему

                                                                      

находим стационарную точку Р0(1; 2). Эта точка принадлежит заданной области. Вычислим значение функции в этой точке:

Граница области состоит из отрезка ОА оси Ох, отрезка оси Оу и отрезка АВ. Определим наибольшее и наименьшее значения функции z на каждом из этих трех участков. На отрезке ОА

 у = 0, а  0  x  4. Если у=0, то z(x) = х22x + 5. Находим наибольшее и наименьшее значения этой функции на отрезке [0, 4]:

          

Вычислим значения функции на концах отрезка ОА, т. е. в точках 0(0; 0) и A(4; 0):

z(0) = 5,  z(4)= 13.

На отрезке OB  х = 0  и  0  y  4. Если х = 0, то z(y) =  2 -8у + 5. Находим наибольшее и наименьшее значения функции z от переменной у на отрезке [0; 4]:

          

В точке О (0; 0) значение функции уже было найдено. Вычислим значение функции в точке В:

z(В) = z (0; 4) = 5.

Теперь исследуем отрезок АВ. Уравнением прямой АВ будет у = 4 - х. Подставив это выражение- для у в заданную функцию z, получим

Определим наибольшее и наименьшее значения этой функции на отрезке [0; 4]:

                    

Рз — стационарная точка на отрезке АВ.  Вычислим значение функции в этой точке:

Значения функции на концах отрезка АВ найдены ранее.

Сравнивая полученные значения функции z в стационарной точке Ро заданной области, в стационарных точках на границах области P1, Р2, Рз и в точках О, А и В, заключаем, что наибольшее значение в заданной замкнутой области функция z имеет в точке А, наименьшее значение — в точке Ро(1; 2). Итак,

   

Задача 9.   Найти     если            ,   где  x=acost,  y=asint.

 Решение:

 Речь идёт о дифференцировании сложной функции.

Используя формулу      получим  

Задача 10.

        Исследовать на экстремум функцию z = - 4 + 6x-х2ху- у2.

Решение: Чтобы исследовать данную дважды дифференцируемую функцию z = f (x, у) на экстремум, необходимо:

1. Найти частные производные первого порядка   и  ,  приравнять их нулю и решить систему уравнений:          

Каждая пара действительных корней этой системы определяет одну стационарную точку исследуемой функции.

Пусть ро 0 , у0) одна из этих точек.

2. Найти частные производные второго порядка     и вычислить их значения в каждой стационарной точке.

Положим,  что                         

3.  Составить и  вычислить определитель  второго порядка  

4.  Если в исследуемой стационарной точке р0( x0, y0) >0, то функция z = f(x, у) в этой точке имеет максимум при A<0 и минимум при A>0; если <0, то в исследуемой точке нет экстремума.

Если = 0, то вопрос об экстремуме требует дополнительного исследования.

Находим стационарные точки заданной функции:

      

Решение системы                даёт   x 0= 4,  y 0= -2.

Следовательно, данная функция имеет только одну стационарную точку Ро(4, - 2).

Находим частные производные второго порядка и их значения в найденной стационарной точке:

        

Как видно, частные производные второго порядка не содержат х, они постоянны в любой точке и, в частности, в точке Р0(4, -2). Имеем А = -2; В = - 1; С=-2.

Так как >0 и A<0, то в точке Ро(4; -2) данная функция имеет максимум:

  1.  Вопросы для самопроверки.

  1.  Сформулируйте определения функции двух, трёх переменных.  Каков геометрический смысл функции двух независимых переменных?
  2.  Что называется областью существования (определения) функции двух переменных?
  3.  Что называется пределом функции двух независимых переменных?
  4.  Сформулируйте определение непрерывности функции двух переменных в точке и в области.
  5.  Что называется частным приращением функции двух переменных? Полным приращением функции двух (нескольких) переменных?
  6.  Дайте определение частной производной функции двух (нескольких) переменных. Укажите геометрический смысл частных производных функции двух переменных.
  7.  Что называется частным дифференциалом функции двух переменных и каков его геометрический смысл?
  8.  Что называется полным дифференциалом функции двух (нескольких) переменных? Каков геометрический смысл полного дифференциала функции двух переменных?
  9.  Сформулируйте правило дифференцирования сложной функции.
  10.  Что называется полной производной и как она находится?
  11.  В чём смысл инвариантности полного дифференциала функции двух (нескольких) переменных?
  12.  Сформулируйте правило дифференцирования неявной функции одной независимой переменной; двух независимых переменных.
  13.  Что называется частной производной второго порядка?
  14.  Сформулируйте теорему о равенстве смешанных частных производных второго порядка.
  15.  Сформулируйте теорему о независимости частной производной высшего порядка от последовательности дифференцирования.
  16.  Дайте определение максимума (минимума) функции двух переменных.
  17.  Сформулируйте необходимые условия экстремума функции двух переменных. Укажите геометрический смысл необходимого признака экстремума функции двух переменных.
  18.  Какие точки называются критическими и как они находятся?
  19.  Сформулируйте достаточные условия экстремума функции двух независимых переменных.
  20.  Укажите способ отыскания наибольшего и наименьшего значения функции двух переменных в заданной замкнутой области.
  21.  Дайте определение производной в данном направлении.
  22.  Что называется градиентом функции двух переменных? Трёх переменных?
  23.  Напишите уравнение касательной плоскости и уравнения нормали к поверхности в данной точке.
  24.  В чём сущность подбора эмпирических формул по способу наименьших квадратов?

Тема 10.  Криволинейный интеграл.

    Пискунов, гл. XV, § 1-2, упр. 1-5

    Данко, гл. II, § 1-4

Криволинейные интегралы по длине дуги и по координатам.

Основные формулы.

  1.  Определение криволинейного интеграла по длине дуги (1-го рода).

где h=AB, имеющая уравнение y= (x)

dh-дифференциал дуги AB или h.

  1.  Вычисление криволинейного интеграла по длине дуги (1-го рода).

где     имеющая уравнение  y=(x),

 /(x)- производная y.

  1.  Определение криволинейного интеграла по координатам (2-го рода).

Криволинейный интеграл по координатам (II-го рода) есть работа, совершаемая переменной силой

 на  криволинейном пути AB (механическое толкование).

4.                  

5.  

(  A        C                   B )

  1.  Криволинейный интеграл II-го рода (по координатам) вычисляется по формуле:

где   представлена уравнением y= (x),  a,b-отрезок изменения x дуги AB.

7.   

т.е криволинейный интеграл по любому замкнутому контуру равен нулю.

8.       не зависит от контура интегрирования между т. А и т. В, если выполняется тождественное равенство:    

Этот факт используется в качестве наивыгоднейшего пути интегрирования (следует выбрать ломаную, соединяющую точки А и В , звенья которой параллельны осям (OX) и (OY).

Подынтегральное  выражение  при  указанных условиях  является полным дифференциалом некоторой однозначной функции     т.е   а уравнение   называется  дифференциальным уравнением в полных дифференциалах.

9.  Площадь фигуры, ограниченной простым замкнутым контуром С, находится по формуле:   

10.2.  Примеры решения задач.

Задача 1.  Вычислить криволинейный интеграл I-го рода по длине дуги

где  L- отрезок прямой от т. O(0;0) до B(4;3)

 

 Решение:

Уравнение прямой имеет вид:

    или          

Находим     тогда   

Задача 2.  Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривыми y = x2,  x = y 2 и 8xy =1.

 Решение:

    

                                                                                                

                                                                     

                                                                                              

                                                                      

                                                                                                                                  

                                                                                                    

     

Решая совместно уравнения кривых находим координаты точек A  и  B:

      

    

Значит,      или  

      

Это краткое решение. Более подробное решение имеет вид:      

 

 или    

1.  -дуга параболы y = x2;   dy =2xdx;  тогда

2.  - дуга кривой    тогда    

3.   -дуга кривой    тогда        

            

Задача 3.  Дано  

Проверить, что данное выражение является полным дифференциалом функции «U» и найти эту функцию.

Решение:              

     -  требование полного дифференциала выполняется и данное

выражение можно записать  , где  U=U(x,y)- искомая функция.

Будем интегрировать dU по ломаной OAM (см. рис.)

   

                                                 y                       .   M (x;y)   

  

          

        

                  

           

                                          O(0;0)                   A(x;0)          x

Учтя, что на пути  OA  y =0; dy=0  а на пути  AM   x=const,   dx=0,  получим:

 

              

 Ответ:

Задача 4.  Найти центр тяжести дуги полуокружности   лежащей в верхней полуплоскости. Плотность считать равной единице.

 Решение:  Из соображения симметрии ясно, что центр тяжести  лежит на оси (OY), поэтому

Xc=0.

Ордината  ,  где dL-длина дуги.       

                                                                   

                                                                             

                    

                       

                                                                             

                                                                                                        

                                                                                     

     

-  длина полуокружности,  т.е  

Тогда  

                                                                                                                           Ответ:  

10.3   Вопросы для самопроверки.

  1.  Как определяется работа при движении точки в силовом поле?
  2.  Дайте определение криволинейного интеграла I-го и  II-го рода по данной линии.
  3.  Запишите условие независимости криволинейного интеграла II-го рода (по координатам) от линии интегрирования.
  4.  Укажите наиболее удобный способ вычисления криволинейного интеграла II-го рода от полного дифференциала функции U.
  5.  Как вычисляется криволинейный интеграл I-го рода (по длине дуги)? Привести пример.
  6.  Как найти площадь плоской фигуры, ограниченной замкнутой линией?

                                                

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

Контрольная работа № 2

В  ЗАДАЧАХ    91-100    найти  неопределённые  интегралы   способом  подстановки          

(методом   замены  переменной).        

91.           .                       92.       

93.                                         94.                        

95.                                           96.                       

97.                                       98.                                      

99.                                     100.                   

В  ЗАДАЧАХ    101-110    найти  неопределённые интегралы  применяя  метод   интегрирования  по  частям.  

101.                                            102.                             

103.                                 104.                                 

105.                                               106.                        

107.                                        108.                          

109.                                                110.                    

В  ЗАДАЧАХ    111-120   найти  неопределённые  интегралы,  пользуясь   разложением  рациональных  дробей  на  простейшие.

111.                                                112.                 

113.                                           114.                      

115.                                             116.                 

117.                                  118.                                               

119.                                 120.                                        

В  ЗАДАЧАХ    121-130   вычислить  определённые  интегралы.           

121.                                         122.                         

123.                                      124.                      

125.                                       126.                           

127.                                128.                                     

129.                                        130.                                  

В  ЗАДАЧАХ   131-140       вычислить  площадь,      ограниченную   заданными  параболами.    

131.                                                  

132.                                                       

133.                                      

134.                                 

135.                                  

136.                                       

137.                                  

138.                                   

139.                              

140.                                

В  ЗАДАЧАХ   141-150   найти  длину   дуги  кривой.

141.                                    142.                                    

143.                             144.                          

145.                                   146.                        

147.                             148.      y =lnx,                               

149.                                   150.                        

В  ЗАДАЧАХ   151-160   вычислить      несобственные  интегралы  и  установить их    расходимость.    

151.                                         152.                    

153.                                          154.                   

155.                                               156.                          

157.                                               158.                          

159.                                           160.                      

В ЗАДАЧАХ  161-210  вычислить частные  производные первого и второго  порядков от  заданных функций.  

161.                     162.                         

163.                          164.                         

165.                       166.                                         

167.                 168.                           

169.                         170.                                                                        

В  ЗАДАЧАХ  171-180   задана  функция       z = f (x,y).   Найти  градиент и  производную  этой  функции  в  заданной  точке  M (x0, y0)   в  направлении  вектора      составляющего  угол    с  положительным  направлением  оси  OX.     

171.                                           

172.                                    

173.                M (2,2),                                           

174.                               

175.                                    

176.       z =ln (x2+y2),            M (3,4),                          

177.                 M (1,-2),                                                        

178.                                

179.        M (1,1),                                   

180.                      M  (2,2),                           

В  ЗАДАЧАХ  181-190   найти  экстремум  заданной  функции.                 

181.                             182.                                    

183.                         184.                                     

        185.                            186.                        

187.                         188.             

189.                          190.                     

В  ЗАДАЧАХ    191-200     с  помощью   двойного  интеграла   вычислить  координаты  центра  тяжести  фигуры,  ограниченной  заданными  линиями  (поверхностную плотность считать равной единице).    

191.        -x+2y = 1     192.                           

193.        3x - 4y =1    194.      x2+y2 =9;                   

195.               196.       x-5y =1.         

197.       x-3y-3 =0.         198.     2x-5y-1 =0.                      

199.               200.       x+y+2=0.         

                   

В ЗАДАЧАХ 201-210  вычислить работу, совершаемую  переменной силой            на  криволинейном  пути L,  соединяющем  заданные  точки  M и N.       

201.L-дуга  параболы y =x2+2x;M (0;0),N (1;3)  

202.L- дуга  параболы   y =2x2+1;M (0;1),         N (2;9)

 

203.L-дуга  кубической  параболыy=x3;M (0;0),

N (2;8).          

204.L- дуга  параболы  y =7x2+2x; M (0;0),

N (2;32)

205.L- отрезок  прямой, соединяющий  точки  

M (1;2)   и N  (3;5)       

206.L- дуга параболы y =3x2+x; M (1;4),  

N  (3;30).    

207.L- дуга кубической параболы  y=x3+1;  

M (0;1), N (1;2).       

208.L-дуга  кубической параболы  y=x3+2;

 M (1;3), N (2;10).                          

209.L- дуга параболы y =x2+x;  M (1;2),  N (3;12).  

210.L- дуга  параболы y =3x2+2;   M (2;14),

N (3;29).   

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                                                                 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица   1

                           Значение функции   

X

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,0

0,3989

3989

3989

3988

3986

3984

3982

3980

3977

3973

0,1

3970

3965

3961

3956

3951

3945

3939

3932

3925

3918

0,2

3910

3902

3894

3885

3876

3867

3857

3847

3836

3825

0,3

3814

3802

3790

3778

3765

3752

3739

3726

3712

3697

0,4

3683

3668

3653

3637

3621

3605

3589

3572

3555

3538

0,5

3521

3503

3485

3467

3448

3429

3410

3391

3372

3352

0,6

3332

3312

3292

3271

3251

3230

3209

3187

3166

3144

0,7

3123

3101

3079

3056

3034

3011

2989

2966

2943

2920

0,8

2897

2874

2850

2827

2803

2780

2756

2732

2709

2685

0,9

2661

2637

2613

2589

2565

2541

2516

2492

2468

2444

1,0

0,2420

2396

2371

2347

2323

2299

2275

2251

2227

2203

1,1

2179

2155

2131

2107

2083

2059

2036

2012

1989

1965

1,2

1942

1919

1895

1872

1849

1826

1804

1781

1758

1736

1,3

1714

1691

1669

1647

1626

1604

1582

1561

1539

1518

1,4

1497

1476

1456

1435

1415

1394

1374

1354

1334

1315

1,5

1295

1276

1257

1238

1219

1200

1182

1163

1145

1127

1,6

1109

1092

1074

1057

1040

1023

1006

0989

0973

0957

1,7

0940

0925

0909

0893

0878

0863

0848

0833

0818

0804

1,8

0790

0775

0761

0748

0734

0721

0707

0694

0681

0669

1,9

0656

0644

0632

0620

0608

0596

0584

0573

0562

0551

2,0

0,0540

0529

0519

0508

0498

0488

0478

0468

0459

0449

2,1

0440

0431

0422

0413

0404

0396

0387

0379

0371

0363

2,2

0355

0347

0339

0332

0325

0317

0310

0303

0297

0290

2,3

0283

0277

0270

0264

0258

0252

0246

0241

0235

0229

2,4

0224

0219

0213

0208

0203

0198

0194

0189

0184

0180

2,5

0175

0171

0167

0163

0158

0154

0151

0147

0143

0139

2,6

0136

0132

0129

0126

0122

0119

0116

0113

0110

0107

2,7

0104

0101

0099

0096

0093

0091

0088

0086

0084

0081

2,8

0079

0077

0075

0073

0071

0069

0067

0065

0063

0061

2,9

0060

0058

0056

0055

0053

0051

0050

0048

0047

0046

3,0

0,0044

0043

0042

0040

0039

0038

0037

0036

0035

0034

Продолжение табл. 1

 

0033

0032

0031

0030

0029

0028

0027

0026

0025

0025

3,2

0024

0023

0022

0022

0021

0020

0020

0019

0018

0018

3,3

0017

0017

0016

0016

0015

0015

0014

0014

0013

0013

3,4

0012

0012

0012

ОО11

ОО11

0010

0010

0010

0009

0009

3,5

0009

0008

0008

0008

0008

0007

0007

0007

0007

0006

3,6

0006

0006

0006

0005

0005

0005

0005

0005

0005

0004

3,7

0004

0004

0004

0004

0004

0004

0003

0003

0003

0003

3,8

0003

0003

0003

0003

0003

0002

0002

0002

0002

0002

3,9

0002

0002

0002

0002

0002

0002

0002

0002

0001

0001

Таблица  2

Значение функции       

x

Ф (x)

x

Ф (x)

x

Ф (x)

x

Ф (x)

0,00

0,0000

0,40

0,1554

0,80

0,2881

1,20

0,3849

0,01

0,0040

0,41

0,1591

0,81

0,2910

1,21

0,3869

0,02

0,0080

0,42

0,1628

0,82

0,2939

1,22

0,3883

0,03

0,0120

0,43

0,1664

0,83

0,2967

1,23

0,3907

0,04

0,0160

0,44

0,1700

0,84

0,2995

1,24

0,3925

0,05

0,0199

0,45

0,1736

0,85

0,3023

1,25

0,3944

0,06

0,0239

0,46

0,1772

0,86

0,3051

1,26

0,3962

0,07

0,0279

0,47

0,1808

0,87

0,3078

1,27

0,3980

0,08

0,0319

0,48

0,1844

0,88

0,3106

1,28

0,3997

0,09

0,0359

0,49

0,1879

0,89

0,3133

1,29

0,4015

0,10

0,0398

0,50

0,1915'

0,90

0,3159

1,30

0,4032

0,11

0,0438

0,51

0,1950

0,91

0,3186

1,31

0,4049

0,12

0,0478

0,52

0,1985

0,92

0,3212

1,32

0,4066

0,13

0,0517

0,53

0,2019

0,93

0,3238

1,33

0,4082

0,14

0,0557

0,54

0,2054

0,94

0,3264

1,34

0,4099

0,15

0,0596

0,55

0,2088

0,95

0,3289

1,35

0,4115

0,16

0,0636

0,56

0,2123

0,96

0,3315

1,36

0,4131

0,17

0,0675

0,57

0,2157

0,97

0,3340

1,37

0,4147

0,18

0,0714

0,58

0,2190

0,98

0,3365

1,38

0,4162

0,19

0,0753

0,59

0,2224

0,99

0,3389

1,39

0,4177

0,20

0,0793

0,60

0,2257

1,00

0,3413

1,40

0,4192

0,21

0,0832

0,61

0,2291

1,01

0,3438

1,41

0,4207

0,22

0,0871

0,62

0,2324

1,02

0,3461

1,42

0,4222

0,23

0,0910

0,63

0,2357

1,03

0,3485

1,43-

0,4236

0,24

0,0948

0,64

0,2389

1,04

0,3508

1,44

0,4251

0,25

0,0987

0,65

0,2422

1,05

0,3531

1,45

0,4265

0,26

0,1026

0,66

0,2454

1,06

0,3554

1,46

0,4279

0,27

0,1064

0,67

0,2486

1,07

0,3577

1,47

0,4292

0,28

0,1103

0,68

0,2517

1,08

0,3599

1,48

0,4306

0,29

0,1141

0,69

0,2549

1,09

0,3621

1,49

0,4319

0,30

0,1179

0,70

0,2580

1,10

0,3643

1,50

0,4332

0,31

0,1217

0,71

0,2611

1,11

0,3665

1,51

0,4345

0,32

0,1255

0,72

0,2642

1,12

0,3686

1,52

0,4357

0,33

0,1293

0,73

0,2673

1,13

0,3708

1,53

0,4370

0,34

0,1331

.0,74 '

0,2703

1,14

0,3729

1,54

0,4382

0,35

0,1368

0,75

0,2734

1,15

0,3749

1,55

0,4394

0,36

0,1406

0,76

0,2764

1,16

0,3770

1,56

0,4406

0,37

0,1443

0,77

0,2794

1,17

0,3790

1,57

0,4418

0,38

0,1480

0,78

0,2823

1,18

0,3810

1,58

0,4429

0,39

0,1517

0,79

0,2852

1,19

0,3830

1,59

0,4441

Продолжение табл. 2

x

Ф (x)

x

Ф (x)

x

Ф (x)

x

Ф (x)

1,60

0,4452

1,85

0,4678

2,20

0,4861

2,70

0,4965

1,61

0,4463

1,86

0,4686

2,22

0,4868

2,72

0,4967

1,62

0,4474

1,87

0,4693

2,24

0,4875

2,74

0,4969

1,63

0,4484

1,88

0,4699

2,26

0,4881

2,76

0,4971

1,64

0,4495

1,89

0,4706

2,28

0,4887

2,78

0,4973

1,65

0,4505

1,90

0,4713

2,30

0,4893

2,80

0,4974

1,66

0,4515

1,91

0,4719

2,32

0,4898

2,82

0,4976

1,67

0,4525

1,92

0,4726

2,34

0,4904

2,84

0,4977

1,68

0,4535

1,93

0,4732

2,36

0,4909

2,86

0,4979

1,69

0,4545

1,94

0,4738

2,38

0,4913

2,88

0,4980

1,70

0,4554

1,95

0,4744

2,40

8,4918

2,90

0,4981

1,71

0,4564

1,96

0,4750

2,42

0,4922

2,92

0,4982

1,72

0,4573

1,97

0,4756

2,44

0,4927

2,94

0,4984

1,73

0,4582

1,98

0,4761

2,46

0,4931

2,96

0,4985

1,74

0,4591

1,99

0,4767

2,48

0,4934

2,98

0,4986

1,75

0,4599

2,00

0,4772

2,50

0,4938

3,00

0,49865

1,76

0,4608

2,02

0,4783

2,52

0,4941

3,20

0,49931

1,77

0,4616

2,04

0,4793

2,54

0,4945

3,40

0,49966

1,78

0,4625

2,06

0,4803

2,56

0,4948

3,60

0,499841

1,79

0,4633

2,08

0,4812

2,58

0,4951

3,80

0,499928

1,80

0,4641

2,10

0,4821

2,60

0,4953

4,00

0,499968

1,81

0,4649

2,12

0,4830

2,62

0,4956

4,50

0,499997

1,82

0,4656

2,14

0,4838

2,64

0,4959

5,00

0,49999997

1,83

0,4664

2,16

0,4846

2,66

0,4961

¥

0,5

1,84

0,4671

2,18

0,4854

2,68

0,4963




1. Рост Джона 6 футов 1 дюйм
2. Генератор випадкових чисел
3. промышленные палаты профессиональные аудиторские организации кооперативы собственников квартир и другие
4. Бытие в истории философской мысли
5. тема составленная из этих звеньев позволяет без решения уравнений математической модели решить вопрос об
6. а проходил а практику в отделении на базе в качестве п
7. Тревожность Агрессия Аутизм
8. я на строт.продукцию.
9. вариант ликвидации пока ещё части существующих последствий от Цивилизации паразитизма и насилия
10. История возникновения русской летописи
11. Слово о полку Игореве
12. ПотокНП на самолёте СУВ27
13. Реферат- Роль общения в психическом развитии ребёнка
14. Вітроенергетика і перспективи її розвитку в Україні
15. Отчет по лабораторной работе СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМ КЛАПАНО
16. Оценка эффективности физкультурно- оздоровительной работы в санаторной школе
17. Принцип вертикального розташування записів Група присудка Група підмета 2
18.  Кислотность буферных растворов почти не изменяется при их разбавлении или при добавлении к ним некоторых ко
19. Реферат- Доказательства в уголовном процессе
20. Техническое обеспечение автоматической системы регулирования качества стабильного гидрогенизата