- •Понятие ду 1-го порядка, его решения, общего решения, частного решения.
- •Ду с разделяющимися переменными и его решения.
- •19Стр в лекции
- •3. Задача Коши для ду 1-го порядка.
- •4. Однородное ду 1-го порядка и его решение.
- •6. Ду Бернулли и его решение.
- •7. Ду высших порядков. Основные определения Теорема Коши.
- •8. Ду, допускающее понижение порядка.
- •9. Линейное ду высших порядков.
- •10. Фундаментальная система лоду. Определитель Вронского.
- •11. Теорема о структуре общего решения лоду.
- •12. Линейные ду с постоянными коэффициентами.
- •13. Структура общего решения лоду.
- •14. Алгоритм построения общего лоду 2-го порядка с постоянными коэффициентами.
- •15. Структура общего решения лоду 2-го порядка.
- •16. Подбор частного решения лнду 2-го порядка с постоянными коэффициентами.
- •17. Метод вариации производных постоянных 2-го порядка с постоянными коэффициентами.
- •18. Нормальная система ду и понятие её решения.
- •19. Общее решение системы ду.
- •20. См вопрос 19.
- •21, 22. Понятие двойного интеграла. Свойства двойного интеграла
- •23. Вычисление двойного интеграла.
- •24. Понятие тройного интеграла и его свойства.
- •25. Криволинейные интегралы 1-го рода.
- •26.Свойства криволинейных интегралов 1-го рода
- •27. Криволинейный интеграл второго рода.Его свойства.
- •28.Ротор векторного поля
- •29.Дивергенция векторного поля.
- •Решение
- •30.Формула Стокса.
- •31.Понятие потенциального поля.
- •32. Понятие числового ряда и его сходимости
- •33. Необходимый признак сходимости числового ряда.
- •35.Признак Даламбера
- •36.Радикальный признак Коши.
- •37.Признак Лейбница Сходимости знакочередующегося ряда.
25. Криволинейные интегралы 1-го рода.
Рассмотрим спрямляемую (т.е. имеющую длину) кривую AB на плоскости (A, B – точки плоскости). Для простоты, считаем что эта кривая задана параметрически , причем – непрерывно дифференцируемые на отрезке функции такие, что каждому значению параметра соответствует единственная точка кривой.
Тогда длина кривой выражается формулой .
Под разбиением T кривой AB будем понимать множество точек , лежащих на этой кривой и занумерованных в направлении от A к B. Пусть - длина кривой .
Диаметр d(T) определим как .
Пусть функция определена на кривой AB. Выберем на каждом участке кривой точку и образуем сумму , называемую интегральной.
Определение. Пусть . Если , то величина I называется криволинейным интегралом первого типа по кривой AB и обозначается так: .
Важное замечание. Если бы мы совершали движение по кривой не от A к B, а от B к A, то в разбиении T с выбранными точками изменилась бы только нумерация отрезков и точек , а сама интегральная сумма не изменилась бы, поскольку в ее определении фигурирует лишь длина участка, которая не зависит от того, в каком направлении проходится участок. Это означает, что .
В этом важнейшее отличие от обычного определенного интеграла, который менял бы знак при изменении направления обхода кривой.
Сформулируем теорему, сводящую новый пока объект – криволинейный интеграл к обычному определенному интегралу.
Теорема. Пусть - непрерывная на кривой AB функция (т.е. - точек кривой таких, что расстояние между меньше ). Пусть кривая ABпараметризована так: , где - непрерывные на функции, причем каждому значению параметра соответствует единственная точка кривой. Тогда .
26.Свойства криволинейных интегралов 1-го рода
Свойства
1. Линейность:
2. Аддитивность: если в одной точке, то
3. Монотонность: если на l, то
4. Теорема о среднем для непрерывной вдоль l функции f:
Очевидно, что: .
5. Изменение направления обхода кривой интегрирования не влияет на знак интеграла: .
6. Криволинейный интеграл первого рода не зависит от параметризации кривой.
27. Криволинейный интеграл второго рода.Его свойства.
Криволинейный интеграл второго рода.
Вновь рассмотрим кривую L, в каждой точке которой задана функция f(M), и зададим разбиение кривой на отрезки. Выберем на каждом отрезке точку Mi и умножим значе-ние функции в этой точке не на длину i-го отрезка, как в случае криволинейного инте-грала 1-го рода, а на проекцию этого отрезка, скажем, на ось Ох, то есть на разность xi – xi-1 = Δxi. Составим из полученных произведений интегральную сумму .
Определение 10.2. Если существует конечный предел при интегральной суммы , не зависящий от способа разбиения кривой на отрезки и выбора точек Mi, то от называется криволинейным интегралом второго рода от функции f(M) по кривой L и обозначается
. (10.5)
Подобным образом можно определить и криволинейные интегралы 2-го рода вида
Определение 10.3. Если вдоль кривой L определены функции P(M) = P(x, y, z),
Q(M) = Q(x, y, z), R(M) = R(x, y, z) и существуют интегралы
,
то и их сумму называют криволинейным интегралом второго рода (общего вида) и полагают
. (10.6)
Замечание. Если считать, что сила действует на точку, движущуюся по кривой (АВ), то работа этой силы может быть представлена как
,
то есть криволинейным интегралом 2-го рода.
Свойства криволинейного интеграла 2-го рода.
Если функции P(M), Q(M), R(M) непрерывны на кривой (АВ), то интеграл (10.6) существует (справедливость этого утверждения следует из определения 10.2).
При изменении направления кривой (то есть перемены местами начальной и конечной ее точек) криволинейный интеграл 2-го рода меняет знак:
(10.7)
Действительно, при этом изменяется знак Δxi в интегральной сумме.
Способ вычисления криволинейного интеграла 2-го рода.
Теорема 10.1. Пусть кривая L задана параметрическими уравнениями
x = φ(t), y = ψ(t), z = χ(t), α ≤ t ≤ β ,
где φ, ψ, χ – непрерывно дифференцируемые функции, и на ней задана непрерывная функция f(x, y, z). Тогда интеграл (10.5) существует и имеет место равенство
. (10.8)
Доказательство.
Запишем Δxi = xi – xi-1 = φ(ti) – φ(ti-1) и преобразуем последнюю разность по формуле Лагранжа: φ(ti) – φ(ti-1) = φ΄(τi)Δti, где τi – некоторое значение t, заключенное между ti-1 и ti. Выберем точку Мi так, чтобы ее координаты соответствовали значению параметра, равному τi : Mi(φ(τi), ψ(τi), χ(τi)). Подставив эти значения в формулу (10.5), получим:
.
Справа получен предел интегральной суммы для функции f(φ(t),ψ(t),χ(t))φ΄(t) на отрезке [α, β], равный определенному интегралу от этой функции:
,
что и требовалось доказать.
Следствие. Аналогичные соотношения можно получить для криволинейных интегра-лов вида , откуда следует, что