- •Глава 1. Краткие сведения из элементарной математики. 6
- •Глава 2. Элементы высшей математики. 8
- •Глава 3. Применение дифференциальных уравнений первого порядка для решения прикладных задач физики, биологии, медицины 25
- •Глава 1. Краткие сведения из элементарной математики.
- •1. Функция
- •1.1. Способы задания функции
- •1.2. Основные элементарные функции.
- •2. Логарифмы и их свойства
- •Глава 2. Элементы высшей математики.
- •2.1. Механический смысл производной.
- •4. Функция нескольких переменных.
- •4.1. Частные производные.
- •4.2. Полное приращение и полный дифференциал.
- •4.3. Примеры для самостоятельной работы
- •5. Неопределенный интеграл.
- •5.1. Первообразная и неопределенный интеграл
- •5.2. Свойства неопределенного интеграла.
- •5.3.Таблица интегралов
- •5.4. Интегрирование методом замены переменного или способом подстановки
- •5.5.Интегрирование по частям
- •6. Определенный интеграл
- •6.1. Основные свойства определенного интеграла.
- •6.2. Вычисление определенного интеграла. Формула Ньютона – Лейбница.
- •6.3. Применение интегралов для решения количественных медицинских задач
- •7. Дифференциальные уравнения. Введение. Постановка задачи
- •7.1. Дифференциальные уравнения первого порядка (общие понятия)
- •7.2. Дифференциальные уравнения с разделенными и разделяющимися переменными
- •Глава 3. Применение дифференциальных уравнений первого порядка для решения прикладных задач физики, биологии, медицины
- •Глава 4. Краткое введение в теорию комплексных чисел
- •Глава 5. Дифференциальные уравнения второго порядка
- •1. Линейное однородное дифференциальное уравнение
- •1.1. Алгоритм решения дифференциального уравнения
- •1.2.Примеры решения дифференциальных уравнений
- •Глава 6. Применение дифференциальных уравнений для исследования колебательных процессов
- •1. Состояние динамических систем вблизи положения равновесия
- •2. Дифференциальное уравнение механических колебаний
- •Глава 7. Математическое моделирование в биологии и медицине
- •1. Модель Вольтерра
- •2. Фармакокинетическая модель
- •3. Простейшая математическая модель эпидемии
- •4. Простейшая модель инфекционного заболевания
Глава 1. Краткие сведения из элементарной математики.
1. Функция
При изучении различных явлений природы и решении целого ряда задач приходится рассматривать изменение одной величины в зависимости от изменения другой. Так, например, пройденный телом путь мы рассматриваем, как величину переменную, изменяющуюся в зависимости от времени, т.е. пройденный путь есть функция времени.
Определение 1. Если каждому значению переменной , принадлежащему некоторой области, соответствует одно определенное значение другой переменной , то естьфункцияот , т.е. .
Переменная называется независимой переменной или аргументом.
Зависимость переменных и называетсяфункциональной зависимостью.
Определение 2. Совокупность значений , для которых определяются значения функции в силу правила , называется областью определения функции.
1.1. Способы задания функции
Табличный способ задания функции
При этом способе выписываются в определенном порядке значения аргумента и соответствующие значения функции .
-
x
x1
x2
...
xn
y
y1
Y2
...
Yn
Таковы, например, таблицы тригонометрических функций.
В результате экспериментального изучения физических явлений, как правило, получаются таблицы, выражающие функциональную зависимость между измеряемыми величинами.
Графический способ задания функции
Если в прямоугольной системе координат на плоскости имеем некоторую совокупность точек , при этом никакие две точки не лежат на одной прямой, параллельной оси , то эта совокупность точек определяет некоторую однозначную функцию , где значениями аргумента являются абсциссы точек, значениями функции - соответствующие ординаты.
Совокупность точек плоскости , абсциссы которых являются значениями независимой переменной, а ординаты - соответствующими значениями функции, называетсяграфикомданной функции.
Аналитический способ задания функции
Аналитическим выражением называется символическое обозначение совокупности математических операций, которые необходимо произвести в определенной последовательности над числами и буквами, обозначающими постоянные или переменные величины.
Если функциональная зависимость такова, что обозначает аналитическое выражение, то значит, что функция от задана аналитически.
Например: , , и т. д.
Параметрический способ задания функции
Даны два уравнения: ,
где каждому значению соответствуют значения и . Эти уравнения называются параметрическими, - параметром. Часто уравнения некоторых кривых задают в параметрической форме. Например:
Это есть параметрические уравнения окружности. Если мы исключим из этих уравнений параметр , то получим уравнение окружности, содержащее только и . Возводя в квадрат параметрические уравнения и складывая, находим:
или
Можно также параметрически задать уравнение эллипса:
или
1.2. Основные элементарные функции.
Основными элементарными функциями называются следующие, аналитическим способом заданные функции.
Степенная функция , где - действительное число.
Показательная функция , где - положительное число.
Логарифмическая функция , где - положительное число, не равное единице.
Тригонометрические функции
Обратные тригонометрические функции