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x1 (U, V V) U ,V V' (U , ) V
y1 U U ,V (U ,V ) U' , V U
x1 (U, V V) U ,V V' (U , ) V
По свойству векторного произведения запишем:
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Перейдем к полярным координатам
x cos; U y sin; V
, cos, sin
OM 0
-функция - переобозначим в формуле (16.2)
- переменная (угол )
Найдем чему равно
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cos |
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2 |
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cos |
x cos |
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16.3 |
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Vц.т. |
f x, y dS |
y sin |
f ( cos , sin ) d d |
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D |
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, D |
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D |
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Формула перехода к полярной системе координат
§17. Момент инерции прямоугольника, кольца, круга. Интеграл Пуассона
1.
Il mr2 осевой
Io mR2 полярный _ момент _ инерции
I x ?
I y ?
I0 ?
mi i , i Si h i , i |
|
i , i Si |
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||
i i , i |
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x, y x, y h x, y |
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||||
i 1,..., n |
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|
Для каждой точки i i , i можно поставить в соответствие mi и расстояния i , i
n |
n |
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Ix mi i2 |
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i , i i2 Si |
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i 1 |
i 1 |
||||
n |
n |
||||
I y mi i2 |
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i , i i2 Si |
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i 1 |
i 1 |
||||
n |
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i 1
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n |
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lim |
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i , i i2 |
Si |
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x, y dS(17.1) |
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mdi 0 |
i1 |
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lim |
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i , i i2 |
Si |
x2 |
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x, y dS (17.2) |
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I y |
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mdi 0 |
i1 |
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D |
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I0 |
I y Ix 17.3 |
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Пр1. Момент инерции прямоугольника
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b |
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x |
b |
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y3 |
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2 |
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3 |
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3 |
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2 |
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1 |
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h |
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1 |
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b |
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dx |
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x |
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3 3 3 8 |
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12 |
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b |
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12 |
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b |
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12 |
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2 |
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2 |
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bh3 |
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; |
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12 |
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(17.4) |
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Момент инерции относительно центральных осей или центральный момент инерции
Полярный момент I 0 равен:
I0 Ix I y |
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bh |
h |
2 |
b |
2 |
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4 |
(17.5) |
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||||||||||
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||||||||
12 |
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|||||||
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2. |
D : R 2 |
x2 y2 |
R2 |
кольцо |
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1 |
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2 |
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x cos |
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Ix |
y2dS |
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|
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D |
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0 2 |
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2 |
R1 |
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4 |
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R |
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2 sin2 d d sin |
2 |
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2 |
d |
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R1 |
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0 |
R |
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0 |
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4 |
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2 |
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R4 R4 |
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1 |
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1 |
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1 |
sin2 |
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2 |
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2 |
1 |
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4 |
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2 |
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0 |
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2 |
2 |
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0 |
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R4 |
R4 |
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1 |
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1 |
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R24 |
R14 |
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2 |
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1 |
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2 |
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sin 4 |
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2 |
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4 |
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4 |
4 |
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4 |
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4 |
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Tx |
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R2 |
R1 |
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d2 |
d1 |
см |
17.6 |
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4 |
64 |
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||
d1 2R1 |
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d |
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2R (17.7) |
Tx Ty -основные моменты инерции |
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2 |
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2 |
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T T T |
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d |
4 |
d 4 17.8 |
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0 |
x |
y |
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32 |
2 |
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1 |
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Круг. d1 0
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T T |
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d 4 17.9 |
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x |
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y |
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64 |
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2 |
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T |
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d 4 |
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0 |
32 |
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2 |
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|||
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3. Интеграл Пуассона |
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Рассмотрим интеграл: |
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1 |
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1 |
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2 |
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|||||
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R , R |
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e x2 y2 dS 17.10 ,где D : R 2 x2 y2 R2 |
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|
D |
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x cos ; R1 R2 |
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y sin ;0 2 |
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R R |
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2 |
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|||||||
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2 |
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2 |
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2 |
2 |
d d |
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D |
' |
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R2 |
e |
2 |
d |
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e |
cos |
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|
sin |
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1 |
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2 |
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d |
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2 0 2 |
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D' |
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0 |
R1 |
1 |
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2 |
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e |
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2 |
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||||
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2 |
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1 |
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2 |
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R |
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1 |
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2 |
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2 |
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2 |
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2 |
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2 |
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e |
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2 d |
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e R2 |
e R1 |
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e R2 |
e R1 |
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0 |
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2 |
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R1 |
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2 |
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0 |
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2 |
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R , R |
e R22 |
e R12 |
17.11 |
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1 |
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2 |
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R1 0, R2
0, 1 0
Рассмотрим интеграл (17.10) для всей плоскости
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x |
0, R2 |
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y |
R1 |
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2 |
2 |
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2 |
|
2 |
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0, e x |
y |
dxdy |
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e x |
e y dy dx |
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2 |
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2 |
2 |
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2 |
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2 |
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|
2 |
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e x |
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e y dy dx |
e y dy |
e x dx |
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e x dx |
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2 |
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2 |
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e x |
dx |
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2 |
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e x |
dx |
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(17.12) Интеграл Пуассона |
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§18. Масса неоднородного тела. Тройной интеграл
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n |
z, y, z V |
f x, y, z |
V Vi |
|
|
i 1 |
Будем считать, что масса тела, равна сумме масс mi
n |
|
|
M mi |
mi Si pi , где |
pi f i , i , i |
i 1 |
|
|
n |
—это заменяется на М f z, y, z V (18.1) |
|
M f i , i , i Vi |
||
i 1 |
|
V |
Теорема: Если ф-я f x, y, z непрерывна в объеме V и этот объем ограничен, то всегда существует придел, который не зависит от способа разбиения объема V и от выбора точки i
dV dxdydz —Замена переменных в тройном интеграле
x U ,V ,W y U ,V ,W z U ,V ,W
x, y, z V U ,V ,W V
Vi 1 2 1 3 1 4
1 x1, y1, z1 ,где x1 U,V ,W , y1 U,V ,W , z1 U,V ,W
2 x2 , y2 , z2 , где x2 U U,V ,W , y2 U U,V ,W , z2 U U,V ,W
3 x3 , y3 , z3 , где x3 U,V V ,W , y3 U,V V ,W , z3 U,V V ,W
4 x3 , y3 , z3 ,где x4 U,V ,W W , y4 U,V ,W W , z4 U,V,W W
1 2 x2 x1, y2 y1,W2 W1
x2 x1 U U ,V ,W U ,V ,W |
|
U |
||||||||||||
|
||||||||||||||
U |
||||||||||||||
|
|
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|
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|
|
|
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||
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|
U |
|
U |
|
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|
U |
|
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|||||||
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||||
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|
U |
U |
|
U |
|
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|||||||
V |
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|
V |
|
V |
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V |
U V W |
|||
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||||||||
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V |
V |
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|
V |
||||||||
i |
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||||||
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|||||
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V |
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|||
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W |
W |
|
W |
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||||||
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|
|
|
||||||||
|
W |
W |
W |
|
|
|
|
U |
U |
|
U |
|
|
|
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|
|
|
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||||
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|
U |
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V |
|
U |
|
|
I |
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—якобиан для функции трех переменных |
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U |
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V |
|
U |
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U |
|
V |
|
U |
|
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x U ,V ,W |
|
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f x, y, z dV |
y U ,V ,W |
|
V |
z U ,V ,W |
|
|
U ,V ,W V |
|
|
|
|
F U ,V ,W I dUdVdW
V
F U,V ,W f U ,V ,W U ,V ,W U ,V ,W |
|
|
|