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А.Н.Шерстнев - Математический анализ

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sWOJSTWO P. 27 TAKVE DOSTATO^NO DOKAZATX DLQ FORM WIDA !(x) = b(x)dxi1 ^

: : : ^ dxik ; (x) = c(x)dxj1 ^ : : : ^ dxjs. iMEEM

 

 

 

 

 

 

n

 

@

(b(x)c(x))dxm ^ dxi1 ^ : : :dxik ^ dxj1 ^ : : : dxjs

 

d(! ^ )(x) =

P

 

 

 

@xm

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

b(x)

 

@c

(x)dxm ^ dxi1

^ : : : ^ dxik ^ dxj1

^ : : : ^ dxjs

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m=1

 

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

@b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ P c(x)

 

(x)dxm ^ dxi1

^ : : : ^ dxik ^ dxj1

^ : : : ^ dxjs

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m=1

 

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

k

 

 

i1

 

 

 

 

ik

 

 

@c

 

m

 

j1

 

 

js

 

 

 

^ : : : ^ dx

^ (

 

(x)dx

^ dx

^ : : : ^ dx

)

 

 

 

 

 

 

= (,1)

b(x)dx

 

 

 

m

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@b

 

 

 

 

 

m

i1

 

 

 

P ik

 

 

 

j1

 

 

js

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (

P k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@xm (x)dx ^ dx ^ : : : ^ dx ) ^ (c(x)dx ^ : : : ^ dx )

 

 

m=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (,1) ! ^ d + d! ^ :

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29. p R I M E R. pUSTX U | OTKRYTOE MNOVESTWO W R3

I ! | 1-FORMA

KLASSA C1 NA U :

!(x) = p(x)dx1 + q(x)dx2 + r(x)dx3; x = (x1; x2; x3) 2 U.

wY^ISLIM d!. iMEEM

d! = (@x@p1 dx1 + @x@p2 dx2 + @x@p3 dx3) ^ dx1 + (@x@q1 dx1 + @x@q2 dx2 + @x@q3 dx3) ^ dx2 + ( @x@r1 dx1 + @x@r2 dx2 + @x@r3 dx3) ^ dx3

= (@x@q1 , @x@p2 )dx1 ^ dx2 + (@x@r1 , @x@p3 )dx1 ^ dx3 + (@x@r2 , @x@q3 )dx2 ^ dx3:

30. u P R A V N E N I E. pUSTX ! | 2-FORMA KLASSA C1 NA U R3 : ! = pdx1 ^ dx2 + qdx1 ^ dx3 + rdx2 ^ dx3. pOKAZATX, ^TO

d! = (@x@p3 + @x@q2 + @x@r1 )dx1 ^ dx2 ^ dx3.

zAMENA PEREMENNYH W DIFFERENCIALXNYH FORMAH

31. pUSTX U OTKRYTO W Rn; V OTKRYTO W Rm, OTOBRAVENIE ' : U ! V NEPRERYWNO DIFFERENCIRUEMO. tOGDA W KAVDOJ TO^KE x 2 U OPREDELENO KASA- TELXNOE OTOBRAVENIE '0(x) : Rnx ! Rm'(x). pO\TOMU KAVDOJ FORME ! 2 k(V )

 

 

k

 

 

 

 

MOVNO SOPOSTAWITX FORMU ' ! 2

(U ):

 

 

 

 

!('(x));

 

ESLI k = 0,

(x 2

):

' !

'0(x) !('(x));

ESLI

k 1

 

 

 

 

 

 

 

481

oTMETIM, ^TO

! 2

0;p

(V ); ' 2 C

p

)

 

 

0;p

(U );

 

 

' ! 2

 

k;p

 

 

p+1

)

 

 

k;p

(U ); k 1:

! 2 (V ); ' 2 C

 

 

' ! 2

 

pERE^ISLIM OSNOWNYE SWOJSTWA WWEDENNOJ OPERACII (PREDPOLAGAETSQ, ^TO WYPOLNQ@TSQ PODHODQ]IE OGRANI^ENIQ NA U^ASTWU@]IE W \TIH SWOJSTWAH OTO- BRAVENIQ).

32.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

'(!1

+ !2) = ' !1

' !2,

 

33.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(c !)(x) = c('(x)) ' !(x),

34.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(! ^ ) =

'

! ^ ' ,

 

35.

 

 

i

=

 

@'i

 

 

j

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

' dy

 

 

 

j (x)dx

= d'

(x), GDE ' , i-Q KOORDINATNAQ FUNKCIQ OTO-

 

 

 

 

 

 

j

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P 1

; : : :; dy

m

 

m

BRAVENIQ ', A dy

 

| BAZIS W L(R'(x); R), DUALXNYJ K STANDARTNOMU

BAZISU W

Rm

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36.' d! = d('!).

p. 32 O^EWIDEN, P. 33 | SLEDSTWIE P. 34, P. 34 | SLEDSTWIE P. 17. uSTANOWIM P. 35. dLQ 2 Rnx IMEEM

i

i

i

X

@'i

 

j

i

 

' dy ( ) = dy ('(x))('0(x) ) = ('0

(x)) =

@xj

 

 

= d'

(x)( ):

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

dOKAVEM P. 36. pUSTX SNA^ALA ! | 0-FORMA. tOGDA ' ! = ! '

d(' !)(x) =

=

d(! ')(x) = d!('(x)) '0(x)

0

' (x) d!('(x)) = d(! ')(x) = ' d!(x):

dLQ DOKAZATELXSTWA OB]EGO SLU^AQ DOSTATO^NO RASSMOTRETX FORMU WIDA !(y) = c(y)dyi1 ^ : : : ^ dyik . dLQ NEE (S U^ETOM P. 33{35)

 

 

i1

^ : : : ^ dy

ik

)(x) = c('(x))d'

i1

^ : : : ^ d'

ik

(x):

' ! = c('(x)) '(dy

 

 

 

 

482

pO\TOMU (S U^ETOM P. 28 I RAZOBRANNOGO SLU^AQ 0-FORMY)

 

 

 

 

i1

(x) ^ : : : ^ d'

ik

(x))

d(' !)(x) = d(' c)(x) ^ (d'

 

 

 

 

 

i1

 

 

 

 

ik

(x))

+ ' c(x) ^ d(d'

 

(x) ^ : : : ^ d'

 

 

 

i1

(x) ^ : : : ^ d'

ik

(x)

= ('dc)(x) ^ d'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i1

 

 

ik

(x))

= ('dc)(x) ^ (' dy

 

^ : : : ^ ' dy

 

 

i i

=' d(cdy 1 ^ : : : ^ dy k )(x) = (' d!)(x): >

37.u P R A V N E N I E. eSLI m = n, TO

 

1

^ : : : ^ dx

n

) = c ' det '0

1

^ : : : ^ dx

n

:

'(c ^ dx

 

dx

 

38. p R I M E R. pUSTX U OTKRYTO W R2, GDE ZADANY POLQRNYE KOORDINATY ( ; ), PRI^EM U \ f( ; ) j = 0g = ;; V | OTKRYTOE MNOVESTWO W DRUGOM \KZEMPLQRE R2, GDE ZADANY PRQMOUGOLXNYE KOORDINATY (y1; y2), I OTOBRAVENIE ' ZADANO FORMULAMI

y1 = '1( ; ) = cos ; y2 = '2( ; ) = sin :

pUSTX ! = dy1 ^ dy2. tOGDA

 

1

2

= (cos d , sin d ) ^ (sin d + cos d ) = d ^ d :

' ! = d' ^ d'

 

tEOREMA pUANKARE

39.fORMA ! 2 k;1(U ) NAZYWAETSQ ZAMKNUTOJ, ESLI d! = 0. dIFFEREN- CIALXNAQ FORMA ! NAZYWAETSQ TO^NOJ, ESLI SU]ESTWUET FORMA TAKAQ, ^TO

!= d . w SILU P. 28 KAVDAQ TO^NAQ FORMA ! 2 k;1 (U ) QWLQETSQ ZAMKNUTOJ. wOZNIKAET WOPROS, NE SLEDUET LI IZ ZAMKNUTOSTI FORMY EE TO^NOSTX? oTWET POLOVITELEN LI[X PRI NEKOTORYH OGRANI^ENIQH NA OBLASTX U.

40.nAZOWEM OBLASTX U 2 Rn ZW•EZDNOJ, ESLI 9a 2 U 8x 2 U ([a; x] U ), GDE [a; x] = fta + (1 , t)x j t 2 [0; 1]g | OTREZOK W Rn. o^EWIDNO, KAVDOE ZWEZDNOE MNOVESTWO LINEJNO SWQZNO, A KAVDOE WYPUKLOE MNOVESTWO ZWEZDNO• .

41.t E O R E M A. pUSTX U Rn | OTKRYTOE ZW•EZDNOE MNOVESTWO. tOGDA WSQKAQ ZAMKNUTAQ FORMA ! 2 k (U) TO^NA.

483

bEZ OGRANI^ENIQ OB]NOSTI S^ITAEM, ^TO W OPREDELENII P. 40 a = . oPRE- DELIM LINEJNOE OTOBRAVENIE J : k(U) ! k,1(U), ZADAW EGO NA ODNO^LENNYH FORMAH RAWENSTWOM

 

 

k

 

 

1tk,1c(tx) dt)xi !;

(3)

Jfc(x)dxi1 ^ : : : ^ dxikg

X

(,1) (

 

 

 

Z

0

 

 

 

=1

 

 

 

GDE OBOZNA^ENO ! = dxi1 ^ : : : ^ dxi ,1 ^ dxi +1 ^ : : : ^ dxik . pRI \TOM J(0) = 0.

uTWERVDENIE TEOREMY SLEDUET IZ TOVDESTWA

(4)

! = J(d!) + d(J!);

KOTOROE PROWERQETSQ NEPOSREDSTWENNYMI WY^ISLENIQMI. w SILU LINEJNOSTI OTOBRAVENIQ J DOSTATO^NO DOKAZATX (4) DLQ ODNO^LENNOJ FORMY !(x) = c(x)dxi1 ^ : : : ^ dxik . iMEEM (SM. (3))

 

 

k

n

 

 

 

 

Z

 

1

 

 

 

 

@c

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

1

 

 

@xi

 

 

d(J!)(x) =

X X

(,1) [

 

 

 

tk

 

 

 

 

 

 

 

(tx) dt

xi +

 

tk,1c(tx) dt

 

]dxj ^ ! :

 

 

 

 

@xj

 

@xj

 

=1 j=1

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

P

 

P P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oBOZNA^AQ 1 =

k

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

k

 

 

@c

 

 

 

i

 

j

!, POLU^AEM

 

 

 

 

(,1) (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j (tx) dt x

 

) dx ^

 

 

 

 

=1 j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d(J!)(x) =

 

 

P

1

+

 

 

 

 

1tk,1c(tx) dt

k

(,1) ,1 dxi ^ !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

1

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

s DRUGOJ STORONY,

 

=

 

 

P1 +kZ0

 

tk,1c(tx) dt dxi1 ^ : : : ^ dxik :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

@c

(x) dxj ^ dxi1 : : : ^ dxik g

 

 

 

 

J(d!)(x) =

 

P

Jf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@x

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

@c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

j=1(Z0 tk

 

(tx) dt xj) dxi1 ^ : : : ^ dxik

 

 

 

 

 

 

 

 

@xj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

@c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, P

 

 

 

 

 

(,1) ,1(

tk

(tx) dt xi )dxj ^ !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

j=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z0

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P Z

 

 

 

 

 

 

 

@c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P

 

 

 

k

 

 

 

 

 

j

 

 

i1

 

ik

 

 

 

 

 

 

 

= (

 

 

 

 

 

 

0

 

t

 

 

@x

j (tx) dt x ) dx

 

^ : : : ^ dx

, 1 :

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sKLADYWAQ POLU^ENNYE RAWENSTWA, IMEEM

J(d!)(x) + d(J!)(x) =

Z01

d

[tkc(tx)] dt dxi1 ^ : : : ^ dxik

dt

=

c(x)dxi1 ^ : : : ^ dxik = !(x):

 

>

 

 

484

sINGULQRNYE KUBY

42. pUSTX Ik = [0; 1]k Rk; U | OTKRYTOE MNOVESTWO W Rk TAKOE, ^TO Ik U . pUSTX : U ! Rn (n k) | NEPRERYWNO DIFFERENCIRUEMOE OTOBRA- VENIE. oGRANI^ENIE \TOGO OTOBRAVENIQ NA Ik NAZYWAETSQ k-MERNYM SINGULQR- NYM KUBOM W Rn. dOPUSKAQ NEKOTORU@ WOLXNOSTX, BUDEM OBOZNA^ATX \TO OGRA- NI^ENIE PO-PREVNEMU BUKWOJ ( : Ik ! Rn). eSLI OTOBRAVENIE DEJSTWUET W OTKRYTU@ OBLASTX V Rn, TO GOWORQT O k-MERNOM SINGULQRNOM KUBE W OBLASTI V . nULXMERNYM SINGULQRNYM KUBOM NAZYWAETSQ OTOBRAVENIE : f0g ! Rn. w ^ASTNOSTI, SAM STANDARTNYJ KUB Ik RASSMATRIWAETSQ KAK k-MERNYJ SINGULQR- NYJ KUB, QWLQ@]IJSQ OGRANI^ENIEM NA Ik TOVDESTWENNOGO OTOBRAVENIQ Rk NA SEBQ.

43. pUSTX ; 0 : Ik ! Rn | DWA k-MERNYH SINGULQRNYH KUBA. bUDEM GO- WORITX, ^TO 0 POLU^EN IZ IZMENENIEM PARAMETRIZACII (PI[EM 0), ESLI SU]ESTWUET DIFFEOMORFIZM p : Ik ! Ik (TO ESTX p | BIEKCIQ, NEPRERYW- NO DIFFERENCIRUEMAQ WMESTE S p,1, PRI^EM p0; (p,1)0 DOPUSKA@T NEPRERYWNYE PRODOLVENIQ NA GRANICU Ik ) TAKOJ, ^TO

(i)0 = p,

(ii)det p0 > 0.

bUDEM PISATX , 0, ESLI SU]ESTWUET DIFFEOMORFIZM p : Ik ! Ik TAKOJ, ^TO WYPOLNENO (i) I

(iii)det p0 < 0.

w ^ASTNOSTI, 1-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB W Rn ESTX GLADKAQ KRIWAQ W Rn W SMYSLE 178.1, A 2-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB W R3 ESTX GLADKAQ POWERHNOSTX W R3 W SMYSLE 185.1.

44. u P R A V N E N I E. pOKAVITE, ^TO | OTNO[ENIE \KWIWALENTNOSTI W MNOVESTWE k-MERNYH SINGULQRNYH KUBOW.

iNTEGRAL FORMY PO SINGULQRNOMU KUBU

45. pUSTX ! | 0-FORMA KLASSA C0 W OBLASTI U Rn (TO ESTX ! : U ! R| NEPRERYWNAQ FUNKCIQ) I : f0g ! U | 0-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB. pOLOVIM

PO OPREDELENI@ Z ! !( (0)).

46. pUSTX TEPERX ! 2 k;0 (U ) | ODNO^LENNAQ k-FORMA, TO ESTX !(x) = c(x)dx1 ^ : : : ^ dxk; x = (x1; : : :; xk) 2 U , GDE U Rk | OTKRYTAQ OBLASTX,

485

SODERVA]AQ STANDARTNYJ KUB Ik. pO OPREDELENI@

 

 

 

Zk

! Zk c(x) dx = Z01 : : :Z01c(x1; : : :; xk) dx1 : : : dxk

 

 

I

I

 

 

 

 

(SPRAWA STOIT OBY^NYJ KRATNYJ INTEGRAL rIMANA).

47. (oB]IJ SLU^AJ). pUSTX ! 2 k(V ); V

Rn; n k I : Ik ! V |

k-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB W OBLASTI V . sOGLASNO P. 31 S KAVDOJ k-FORMOJ

! 2

k

 

 

k

 

k

U . iNTEGRAL OT k-FORMY

 

(V ) ASSOCIIROWANA k-FORMA ! 2

(U ); I

 

! PO SINGULQRNOMU k-MERNOMU KUBU : Ik ! V OPREDELQETSQ RAWENSTWOM

 

 

 

Z ! Zk

 

 

 

 

(5)

 

 

!:

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

48. zAPI[EM QWNOE WYRAVENIE INTEGRALA (5) OT ODNO^LENNOJ k-FORMY

!(x) = c(x)dxi1 ^ : : : ^ dxik (i1 < i2 < : : : < ik). pUSTX : Ik ! V , TO ESTX t = (t1; : : :; tk ) 2 Ik ! (t) = ( 1 (t); : : :; n(t)) 2 V . tOGDA (SM. PP. 33,34)

!(t)

i

(dx s)

=

 

 

 

i1

ik

)

 

 

c( (t)) (dx

 

^ : : : ^ dx

 

 

=

 

 

 

i1

 

 

ik

);

c( (t)) (dx

 

) ^ : : : ^ (dx

 

=

k

@ is

 

dtj ;

1 s k:

 

 

 

P

j

 

 

 

 

@t

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oTS@DA (SM. P. 37)

 

 

 

 

 

 

 

i1

: : :

ik

dt

1

k

!(t) = c( (t)) det t1

: : :

tk

 

^ : : : ^ dt ;

GDE

i1

: : :

ik

t1

: : :

tk

(6)

 

 

Z

 

2

@ i1

: : :

 

 

@ i1

3

 

 

=

@t1

 

 

@tk

 

 

 

 

 

 

 

: : : : : :

: : :

, TAK ^TO

6

@ ik

 

 

 

@ ik

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

@t1

: : :

 

 

@tk

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! = Zk c( (t)) det

i1

: : : ik

dt1 : : :dtk:

t1

: : : tk

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

oTMETIM SWOJSTWA INTEGRALA.

49.eSLI 0, TO DLQ L@BOJ k-FORMY ! Z ! = Z !.

0

486

50.eSLI , 0, TO Z ! = ,Z !.

0

pUSTX, NAPRIMER, 0. rAWENSTWO P. 49 DOSTATO^NO USTANOWITX DLQ OD-

NO^LENNYH FORM. pUSTX p : Ik ! Ik

| DIFFEOMORFIZM TAKOJ, ^TO 0 =

p; det p0

> 0.

w OBOZNA^ENIQH P

. 49

IMEEM ISPOLXZUEM TEOREMU O ZAMENE

 

 

 

(

 

 

 

PEREMENNYH W KRATNOM INTEGRALE)

 

 

 

 

 

 

 

Z ! =

Z

! = Zk c( (p(t)) det( p)0(t) dt

 

 

0

p

I

 

 

 

 

 

 

 

=

Zk c( (p(t)) det 0(p(t)) det p0(t) dt

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Zk c( (x)) det 0(x) dx = Z

!:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

pROSTRANSTWO CEPEJ

51. rASSMOTRIM WE]ESTWENNOE WEKTORNOE PROSTRANSTWO Sk , ALGEBRAI^ESKIM BAZISOM KOTOROGO QWLQETSQ MNOVESTWO WSEH k-MERNYH SINGULQRNYH KUBOW W Rn. tAKIM OBRAZOM, \LEMENTY Sk | \TO FORMALXNYE SUMMY WIDA

(7)

 

s = 1 1

+ : : : + p p;

i 2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

GDE 1; : : :; p | k-MERNYE SINGULQRNYE KUBY W Rn. pOLOVIM PO OPREDELENI@

DLQ L@BOJ k-FORMY !

p

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

iZ !:

 

 

 

 

 

 

! = i=1

 

 

 

 

 

 

s

X

i

 

 

 

 

 

pUSTX NARQDU S

(7)

ZADAN E]E ODIN \LEMENT

t

= 1 ~1 + : : : + q ~q

PROSTRAN

-

 

 

 

 

STWA Sk . |LEMENTY s I t NAZYWA@TSQ \KWIWALENTNYMI (s t), ESLI Z ! = Z !

s

t

DLQ L@BOJ k-FORMY !; | OTNO[ENIE \KWIWALENTNOSTI W Sk (!!). pUSTX Sk | FAKTOR-PROSTRANSTWO PROSTRANSTWA Sk PO UKAZANNOMU OTNO[ENI@ \KWIWALENT- NOSTI. |LEMENTY \TOGO FAKTOR-PROSTRANSTWA NAZYWA@TSQ k-MERNYMI CEPQMI W Rn. mY PO-PREVNEMU BUDEM OBOZNA^ATX k-MERNYE CEPI SIMWOLOM (7). w ^AST-

NOSTI, k-MERNAQ CEPX NAZYWAETSQ NULEWOJ, ESLI Z ! = 0 DLQ L@BOJ k-MERNOJ

FORMY !.

52. z A M E ^ A N I E. eSLI | NULEWAQ k-MERNAQ CEPX I 1; : : :; p | L@BYE k-MERNYE SINGULQRNYE KUBY, TO = 0 1 + : : : + 0 p.

487

53. u P R A V N E N I E. pOKAVITE, ^TO PROSTRANSTWO Sk BESKONE^NOMERNO. fuKAZANIE: PUSTX p 2 N PROIZWOLXNO I U1; : : :; Up | PROIZWOLXNYE POPARNO

NEPERESEKA@]IESQ OTKRYTYE MNOVESTWA W Rn . rASSMOTRETX k-MERNYE SINGU- LQRNYE KUBY 1; : : :; p TAKIE, ^TO i (Ik) Ui (1 i p); CEPI 1 i (1 i p) NENULEWYE. pOKAZATX, ^TO \TI CEPI LINEJNO NEZAWISIMY.g

54. rASSMOTRIM PROSTRANSTWO k;0 = k;0(Rn ). nA PROIZWEDENII k;0 Sk

OPREDELIM WE]ESTWENNU@ BILINEJNU@ FORMU

 

 

 

 

 

(8)

 

 

h!; si Zs

!

(! 2 k;0; s 2 Sk ):

 

55. bILINEJNAQ FORMA (8) NEWYROVDENA, TO ESTX

 

 

(A) ESLI h!; si = 0 DLQ L@BOJ ! 2 k;0, TO s = ,

 

 

 

(B) ESLI h!; si = 0 DLQ L@BOJ s 2 Sk, TO ! = 0.

 

 

 

(A) SLEDUET IZ OPREDELENIQ NULEWOJ CEPI (SM. P. 51).

 

(B). eSLI ! =

 

ci1:::ik (x) dxi1 ^: : :^dxik 6= 0, TO HOTQ BY ODIN KO\FFICIENT

\TOJ FORMY

 

W NEKOTOROJ TO^KE

x0 2

Rn

.

pUSTX

,

NAPRIMER

, c1:::k(0) > 0.

 

6= 0 P

 

 

 

 

 

wOZXMEM k-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB W Rn, ZADANNYJ RAWENSTWOM

(t1; : : :; tk ) = ( t1; : : :; tk; 0; : : :; 0);

t = (t1; : : :; tk) 2 Ik;

GDE U WEKTORA W PRAWOJ ^ASTI RAWENSTWA n , k NULEJ. pRI DOSTATO^NO MALOM> 0 c1:::k( (t)) > 0; t 2 Ik. sLEDOWATELXNO, DLQ CEPI s = 1 IMEEM

 

Zs

! =IZk

 

c( (t)) det

t1

: : :

tk

dt

h!; si =

! = IRk

t1

: : :

tk

=

kZk c( (t)) > 0;

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

^TO PROTIWORE^IT PREDPOLOVENI@. >

gRANICA CEPI

56. oPREDELIM SNA^ALA GRANICU SINGULQRNOGO KUBA : Ik ! Rn, TO ESTX CEPI WIDA s = 1 . pUSTX

Rki;,0 1 ft = (t1; : : :; tk) 2 Rk j ti = 0g

| GIPERPLOSKOSTX W Rk. bUDEM RASSMATRIWATX \TU GIPERPLOSKOSTX KAK (k ,1)-

MERNOE EWKLIDOWO PROSTRANSTWO S KOORDINATNYM PREDSTAWLENIEM, INDUCIRO- WANNYM IZ Rk. tAK ^TO ^ISLA t1; : : :; ti,1; ti+1; : : :; tk SUTX KOORDINATY TO^-

KI (t1; : : :; ti,1; 0; ti+1; : : :; tk) 2 Rk,1. aNALOGI^NO OPREDELIM GIPERPLOSKOSTX

i;0

488

Rk,1 ft 2 Rk j ti = 1g. pUSTX Ik,1 | SOOTWETSTWU@]IE STANDARTNYE GIPER-

i;1

 

i;

KUBY W Rk,1

( = 0; 1); ONI QWLQ@TSQ PROTIWOPOLOVNYMI GRANQMI ISHODNOGO

i;

 

 

GIPERKUBA Ik

Rk . tOGDA OTOBRAVENIQ i; = j Ik,1 SUTX (k , 1)-MERNYE

 

 

i;

SINGULQRNYE KUBY ( =

0; 1; i = 1; : : :k). gRANICEJ SINGULQRNOGO KUBA

 

k

1

NAZYWAETSQ CEPX @

(,1)i+ i; . cEPI (,1)i+ i; NAZYWA@TSQ ORIEN-

 

i=1 =0

TIROWANNYMI (k , 1)-MERNYMIP P GRANQMI SINGULQRNOGO GIPERKUBA .

57. p R I M E R. pRI k = 2 RASSMOTRIM STANDARTNYJ KUB I2 KAK SINGULQR- NYJ 2-MERNYJ KUB (TO ESTX EDINI^NYJ KWADRAT W R2), OPREDELENNYJ TOVDEST- WENNYM OTOBRAVENIEM R2 NA SEBQ. tOGDA (SM. rIS. 29)

@I2 = ,I11;0 + I11;1 + I21;0 , I21;3:

p

58. w OB]EM SLU^AE DLQ PROIZWOLXNOJ k-MERNOJ CEPI = P i i OPREDELIM

i=1

p

EE GRANICU RAWENSTWOM @ = P i@ i. iTAK, OPREDELENO LINEJNOE OTOBRAVENIE

i=1

@ : Sk ! Sk,1.

tEOREMA sTOKSA DLQ CEPI

nARQDU S LINEJNYM OTOBRAVENIEM @ : Sk ! Sk,1 RASSMOTRIM OPERATOR DIFFERENCIROWANIQ d : k,1;1(Rn) ! k;0(Rn ). iMEET MESTO SLEDU@]AQ OSNOW- NAQ TEOREMA MNOGOMERNOGO ANALIZA.

59. t E O R E M A. dLQ L@BOJ CEPI s 2 Sk (k 1) I L@BOJ FORMY

! 2 k,1;1(Rn)

(9)

Zs

! = Z !:

 

 

@s

60. z A M E ^ A N I E. rAWENSTWO (9), ZAPISANNOE ^EREZ BILINEJNU@ FORMU, WWEDENNU@ W P. 54, IMEET WID

(10)

hd!; si = h!; @si:

(tO ESTX OPERATORY d I @ QWLQ@TSQ WZAIMNO SOPRQVENNYMI.)

61. dOKAZATELXSTWO TEOREMY. dOSTATO^NO OGRANI^ITXSQ SLU^AEM, KOGDA s = 1 , GDE | k-MERNYJ SINGULQRNYJ KUB. bOLEE TOGO, MOVNO S^ITATX,

489

^TO KUB STANDARTEN ( = Ik ), TAK KAK OB]IJ SLU^AJ TOGDA SLEDUET IZ WY- KLADKI

Z

! = Zk

 

 

 

 

! = Zk

d( !) = Zk

d! = Z

d!:

@

@I

I

I

 

 

mOVNO S^ITATX, ^TO STANDARTNYJ KUB = Ik ESTESTWENNO WLOVEN W Rn, TO ESTX (t1; : : :; tk) = (t1; : : :; tk; 0 : : :; 0), GDE U WEKTORA W PRAWOJ ^ASTI n , k

NULEJ SPRAWA. eSLI E]E PRINQTX WO WNIMANIE LINEJNOSTX INTEGRALA (9) PO !, TO DOSTATO^NO RASSMOTRETX ODNO^LENNU@ FORMU WIDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! = c(x1; : : :; xk )

dxj:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 j k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j^=6i

 

 

 

 

mY IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

k

 

1

 

 

 

 

 

 

 

k

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

`+

 

 

 

`+

 

 

 

 

 

! =

`=1

=0(,1)

Z

! = `=1

=0(,1)

 

kZ,1 `;

!:

 

 

 

@

 

X X

 

 

 

`;

 

X X

I

 

 

u^ITYWAQ P. 49, POLU^IM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

`; !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IkZ,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ESLI ` 6= i,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 8

 

c(x1; : : :; xi,1; ; xi+1; : : :; xk)

Q

dxj ;

ESLI ` = i,

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 j k;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=6j

 

 

 

 

 

< kZ,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TAK ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@Z

 

 

1

 

 

 

 

Z

 

1

Z

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yi=6j

!

=

(,1)i+

 

: : :

c(x1; : : :; xi,1; ; xi+1; : : :; xk)

 

 

 

 

 

 

 

dxj :

 

 

 

=0

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

1 j k;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s DRUGOJ STORONY,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

@c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

d! =

XZ

 

 

(x1; : : :; xk)dx`(

^i6=j

dxj):

 

 

 

 

 

 

 

 

`

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

`=1

 

 

 

1 j k;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w PRAWOJ ^ASTI \TOGO RAWENSTWA OTLI^EN OT NULQ EDINSTWENNYJ ^LEN (PRI

490