Вычислить криволинейный интеграл Поверхностный интеграл Исследовать поведение функции Функции комплексной переменной Векторное поле Решение типовых задач Элементы теории множеств

Задачи курсового, типового расчета по математике. Примеры решений

Криволинейный интеграл первого рода

Пусть на плоскости хОу расположена кривая MN, гладкая (касательная к кривой непрерывно изменяется  вдоль кривой) или кусочно-гладкая (составленная из гладких участков). Функция z =f(х,y) определена и ограничена на кривой MN. Составляется интегральная сумма:

где n - число частичных кривых, на которые разделена кривая MN; (хi;yi) - некоторая точка, взятая на i -ой частичной кривой; Δli- длина i-ой частичной кривой, i=1,2,…n. Решение алгебраических и трансцендентных уравнений

Предел интегральной суммы (22) при условии, что все длины Δli →0 (n→∞) называется криволинейным интегралом первого рода от функции f(х, у) по кривой MN и обозначается как

где MN - линия интегрирования; dl - дифференциал длины дуги.

Другое название интеграла (23) - криволинейный интеграл от функции f (х, у) по длине дуги MN.

Кривая MN может быть замкнутой линией L. Для обозначения криволинейного интеграла в этом случае используют символ 

8. Основные свойства и приложения криволинейного интеграла первого рода

1. Линейные свойства:

2.Если линия L состоит из частей L1 и L2, то

3. При изменении направления интегрирования криволинейный интеграл не изменяет своего значения, т.е. если под MN и NM понимать разнонаправленные линии, то

4. Это свойство характерно только для криволинейного интеграла 1-го рода, ввиду того, что dl > 0 при любом движении вдоль кривой MN.

С помощью криволинейных интегралов 1-го рода можно вычислять следующие геометрические и физические величины:

1)  длина кривой MN

2) Если кривая MN - материальная с распределённой плотностью , то

а) масса кривой

б) координаты центра тяжести

в)  моменты инерции кривой относительно осей координат и начала координат

ТЕОРЕМА (о существовании всех частных производных ФНП)

Если   – дифференцируемая в точке  ФНП, то в этой точке существует частная производная функции по каждой координате, т.е.

.

Доказательство. По определению дифференцируемости ФНП в точке имеем , где , .

Пусть , т.е. изменяется только одна
координата, например , а все другие координаты не
изменяются. Тогда приращение вектора – аргумента становится
"частным" приращением и, соответственно, полное приращение функции  превращается в частное приращение функции в точке , вызванное "частным" приращением вектора – аргумента, 
и обозначается через

.

Используя представление для , получим  или . Поскольку пределы слагаемых в правой части равенства существуют, то
существует   .

Обратное утверждение неверно, т.е. существование частных производных ФНП в точке не гарантирует дифференцируемость ФНП в этой точке.

Контрпример. Пусть  Тогда в точке   не является непрерывной, а значит, и не является дифференцируемой.

Хотя при  , т.е.  – существует; аналогично существует .

Вычисление криволинейных интегралов 1-го рода

Криволинейный интеграл второго рода Пусть по кривой MN, расположенной в плоскости хОу, движется материальная точка Р (х, у ), к которой приложена сила F , изменяющаяся по величине и направлению при перемещении точки. Физическая задача вычисления работы силы  при перемещении точки Р из положения М в положение N приводит к понятию криволинейного интеграла второго рода. Для этого кривая MN разбивается на п произвольных частей точками М=M1,M2,M3,…Mn=N Вычислить криволинейный интеграл первого рода

Формула Грина. Условие независимости криволинейного интеграла второго рода от вида пути интегрирования

Криволинейный интеграл II рода (по координатам)


Вычисление интеграла