- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. Матрицы и простейшие операции над ними
- •Операции над матрицами
- •§ 2. Определители, их основные свойства и методы вычисления
- •2.1 Определители второго порядка
- •Свойства определителей второго порядка
- •2.2 Определители третьего порядка
- •2.3 Понятие об определителях высших порядков
- •§ 3. Обратная матрица и ее вычисление
- •4.2 Метод Крамера
- •4.3 Метод Гаусса
- •§ 5. Векторы, линейные операции над векторами
- •Линейные операции над векторами
- •§ 6. Проекция вектора на ось. Теоремы о проекциях
- •§ 7. Линейная зависимость векторов. Базис
- •7.1 Базис на плоскости и в пространстве
- •7.2 Прямоугольный Декартов базис. Декартова система координат
- •7.3 Направляющие косинусы вектора
- •7.4 Радиус-вектор
- •7.5 Условие коллинеарности двух векторов
- •7.6 Простейшие задачи
- •§ 8. Скалярное произведение векторов
- •8.2 Косинус угла между векторами
- •§ 9. Векторное произведение векторов
- •§ 10. Смешанное произведение трех векторов
- •§ 2. Прямая на плоскости
- •2.1 Общее уравнение прямой и его исследование
- •2.4 Уравнение прямой, проходящей через две данные точки
- •2.6 Уравнение прямой в отрезках
- •2.7 Нормальное уравнение прямой
- •2.8 Расстояние от точки до прямой
- •§ 3. Плоскость
- •3.1 Общее уравнение плоскости
- •3.2 Неполные уравнения плоскости
- •3.3 Уравнения плоскости в отрезках
- •3.4 Нормальное уравнение плоскости
- •3.6 Расстояние от точки до плоскости
- •§ 4. Прямая в пространстве
- •4.1 Уравнение линии в пространстве
- •4.2 Векторное уравнение прямой. Параметрические уравнения прямой
- •4.3 Канонические уравнения прямой
- •4.4 Уравнения прямой, проходящей через две точки
- •4.6 Прямая и плоскость в пространстве
- •§ 5. Плоские кривые второго порядка
- •5.1 Окружность
- •5.2 Эллипс
- •5.3 Гипербола
- •5.4 Парабола
- •§ 6. Преобразование системы координат на плоскости
- •6.1 Параллельный перенос осей координат
- •6.2 Поворот осей координат на угол α
- •§ 7. Полярная система координат на плоскости
- •8.1 Сфера
- •8.2 Цилиндрические поверхности
- •8.3 Конические поверхности
- •8.4 Поверхность вращения
- •8.5 Эллипсоид
- •8.6 Гиперболоид
- •8.7 Параболоид
- •Глава III МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
- •§ 1. Логическая символика, множества и операции над ними
- •§ 2. Функции и их классификация
- •Элементарные функции
- •§ 3. Абсолютные величины и соотношения, связанные с ними
- •Свойства модуля действительного числа
- •§ 4. Последовательность. Характер изменения переменных величин
- •§ 5. Понятие о пределе переменной
- •§ 6. Окрестность точки
- •§ 7. Предел функции в точке
- •§ 8. Односторонние пределы функции в точке
- •§ 9. Свойства функций, имеющих предел
- •§ 10. Бесконечно малые и бесконечно большие функции
- •§ 11. Основные теоремы о пределах
- •§ 13. Первый замечательный предел
- •§ 14. Второй замечательный предел
- •§ 15. Сравнение бесконечно малых функций
- •§ 16. Непрерывность функции
- •§ 17. Операции над непрерывными функциями
- •§ 18. Свойства функций, непрерывных на отрезке
- •§ 19. Производная функции одной переменной
- •19.2 Основные свойства производной
- •19.3 Производная сложной функции
- •19.4 Производная обратной функции
- •19.5 Производная функции, заданной параметрическими уравнениями
- •19.6 Геометрический смысл производной
- •19.7 Уравнения касательной и нормали к линии
- •19.8 Дифференцирование элементарных функций
- •19.9 Производная степенно-показательной функции
- •19.10 Дифференцирование неявной функции
- •19.11 Производные высших порядков
- •19.12 Правила Лопиталя
- •19.13 Основные теоремы для дифференцируемых функций
- •19.14 Необходимые и достаточные условия монотонности функции. Экстремумы функции
- •19.15 Наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке
- •19.16 Выпуклость и вогнутость функции
- •19.17 Формула Тейлора
- •§ 20. Дифференциал функции одной переменной
- •20.1 Дифференциал и его геометрический смысл
- •20.2 Свойства дифференциала функции
- •20.3 Дифференциал сложной функции. Свойство инвариантности
- •20.4 Приближенное вычисление с помощью дифференциала
- •20.5 Дифференциалы высших порядков
- •§ 21. Функции многих переменных
- •21.1 Понятие функции нескольких переменных
- •21.2 Непрерывность функции двух переменных
- •21.3 Дифференцирование функции двух переменных
- •21.5 Полный дифференциал функции двух переменных
- •21.6 Приближенное вычисление с помощью полного дифференциала
- •21.7 Производные высших порядков функции двух переменных
- •21.9 Неявная функция. Дифференцирование неявной функции
- •21.10 Градиент функции многих переменных и его свойства
- •21.11 Экстремум функции нескольких переменных
- •Глава IV НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ
- •1.1 Понятие первообразной и неопределенного интеграла
- •1.2 Таблица основных интегралов
- •1.3 Основные свойства неопределенного интеграла
- •1.4 Геометрический смысл неопределенного интеграла
- •§ 2. Основные методы интегрирования
- •2.1 Интегрирование методом разложения
- •2.2 Интегрирование методом замены переменной
- •2.3 Интегрирование по частям
- •§ 3. Интегрирование простейших рациональных дробей
- •§ 4. Интегрирование дробно-рациональных функций
- •Глава V ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ
- •§ 1. Задача о площади криволинейной трапеции
- •§ 2. Понятие определенного интеграла
- •§ 3. Свойства определенного интеграла
- •§ 5. Формула Ньютона-Лейбница
- •§ 6. Замена переменной в определенном интеграле
- •§ 7. Интегрирование по частям в определенном интеграле
- •8.1 Вычисление площади в Декартовых координатах
- •8.2 Вычисление площади в полярных координатах
- •§ 9. Длина дуги плоской кривой
- •9.1 Вычисление длины дуги в Декартовых координатах
- •9.3 Вычисление длины дуги кривой в полярной системе координат
- •§ 10. Объем тела
- •ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
- •Вариант 1
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 2
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 3
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 4
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 5
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 6
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 7
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 8
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 9
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Вариант 10
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •Список рекомендуемой литературы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
166 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S 4S1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
t |
3a cos |
2 |
t ( sin t) dt |
|
|
|
|||||||||||||||
y(t) x |
(t) dt |
4 a sin |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
12a2 |
sin 4 t cos2 t dt 12a2 |
sin 2 t sin 2 t cos2 t dt |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
sin 2 2t |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
12a |
2 |
1 cos 2t |
|
dt |
3 |
a |
2 |
|
|
2 |
2t |
|
|
|
|
|
2 |
2t cos 2t dt |
|
J . |
|||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
4 |
2 |
|
|
sin |
|
dt sin |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 |
2t dt |
1 |
|
1 |
cos 4t dt |
|
1 |
|
|
|
|
sin 4t |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
sin |
|
2 |
|
2 |
t |
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u sin t, |
du cos 2t 2dt, |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
2 |
2t cos 2t dt |
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
du 0 . |
|
||||||||||||||||||||||
sin |
|
|
t 0 u 0, |
|
|
t 2 u 0 |
|
2 |
u |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
J |
3 |
a |
2 |
|
|
|
3a2 |
|
(кв.ед.). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
4 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8.2 |
Вычисление площади в полярных координатах |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Пусть дан криволинейный сектор OAB , ограниченный радиусами- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
векторами OA и OB , и кривой, уравнение которой задано в полярных коор- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
динатах |
|
( ) |
(рис. 5.9). При |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этом предположим, что ( ) не- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai M |
|
|
|
|
|
|
прерывная на [ ; ] функция. |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть радиус-вектор OA об- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разует с осью l |
угол , а радиус- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
вектор OB – угол . Разобьем угол |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OAB на части с помощью лучей, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выходящих из полюса |
O и обра- |
|||||||||||||||
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
зующих с полярной осью углы: |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 n 1 ; |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обозначим 0 |
и n . |
|
|||||||||||||||||||
Обозначим точки пересечения лучей с кривой через A1 , |
A2 , …, |
An 1 . Криво- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
линейный сектор OAB разобьется на n малых криволинейных секторов |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
AOA1 , A1OA2 , …, An 1OB . Углы AOA1 , A1OA2 , …, |
An 1OB соответственно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
равны 1 |
1 0 , |
2 2 |
1 , …, |
n n n 1 . Если обозначить че- |
167
рез S площадь всего криволинейного сектора, а через Si – площадь малого криволинейного сектора, ограниченного лучами OAi 1 и OAi , то
|
n |
|
|
S Si . |
(4) |
|
i 1 |
|
Далее поступим следующим~образом.~Внутри каждого малого сектора |
||
Ai 1OAi |
проведем луч под углом i ( i 1 i i ). Точку пересечения этого |
луча с кривой обозначим через M i . Тогда OM i ( ~i ) i . Заменим теперь каждый малый криволинейный сектор Ai 1OAi круговым сектором с центром в точке O радиуса i . Площадь каждого такого кругового сектора равна
12 i2 i и дает приближенное значение площади соответствующего криво-
линейного сектора. Таким образом, имеем Si 12 i2 i . Тогда
n |
|
|
|
S 1 |
i2 i . |
(5) |
|
i 1 |
2 |
|
|
Точность этого приближенного равенства повышается с уменьшением i .
Поэтому точное значение площади S криволинейного сектора получится как предел площади фигуры, составленной из круговых секторов, при условии, что все i 0 . Таким образом,
|
n |
|
|
S lim |
1 |
i2 i . |
|
i 0 |
i 1 |
2 |
|
Т.к. правая часть (5) есть интегральная сумма для непрерывной функции
1 |
2 ( ) , то ее предел есть определенный интеграл, т.е. |
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
1 |
|
|
2 |
( ) d . |
|
|
(6) |
||
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos , 1 |
|
|
Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями |
|||||||||||
(вне круга 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Линия |
2 cos представляет |
собой смещенную |
окружность |
|||||||||
|
3 |
|
( 0 |
|
cos 0 |
|
|
2 2 ); |
||||
|
|
|
линия |
|
1 – окружность радиуса 1 с цен- |
|
|
|
тром в полюсе (рис. 5.10). Найдем точки пе- |
|||||||
O |
1 |
2 l |
ресечения линий: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 cos , |
|
2 cos 1 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
1, |
3 |
|||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.10