СМинистерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
« ибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» и бЕ.Ю. Руппель
КРАТНЫЕА, КРИВОЛИНЕЙНЫЕ
И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ
УчебноеДпособие И
Омск • 2018
|
_____________________________ |
|
УДК 512 |
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, |
|
ББК 22.14 |
причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция |
|
Р86 |
маркировке не подлежит. |
_____________________________ |
|
|
|
Рецензенты:
канд. физ.-мат. наук, доц. В.Г. Шантаренко (ОмГУПС); канд. физ.-мат. наук, доц. О.Л. Курнявко (ОИВТ (филиал) СГУВТ)
СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособ я.
Руппель, Елена Юрьевна.
Р86 Кратные, кр вол нейные и поверхностные интегралы [Электронный
ресурс] : учебное |
посо е / Е.Ю. Руппель. – Электрон. дан. |
– Омск : |
|
ибАДИ, |
2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/ |
|
|
cgiirbis 64 |
ft.exe. - Реж м доступа: для авторизованных пользователей. |
||
Содерж т теорет ческий и справочный материалы по разделу «Кратные, |
|||
кривол нейные |
поверхностные интегралы», необходимые |
при обучении |
|
студентов д сц пл ны «Математика». Рассмотрены примеры решения задач, а также представлены вопросы для самопроверки, контрольные работы и типовые расчеты.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Содержит видеофрагменты о учающего и демонстрационного характера, которые воспроизводятся с помощью проигрывателя Windows Media.
Предназначено для студентов всех форм обучения экономических, технических, строительных направлений бакалавриата, специалитета и магистратуры. Также может быть использовано аспирантами преподавателями математики технических образовательных организаций при изучении данных разделов.
Подготовлено на кафедре «Высшая математика».
Мультимедийное издание (16 МБ)
Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ; 1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов :
Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome ; Windows Media Player ; колонки
Редактор И.Г. Кузнецова
Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание первое. Дата подписания к использованию 27.06.2018
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018
Ссылки на видео внутри работы кликабельны
Первое условие, которое надлежит выполнять в математике, – это быть точным, второе – быть ясным и,
насколько можно, простым.
Г. Лейбниц
В средней школе мы знакомились с основами интегрального ис-
числен я его пр менением в решении практических задач. Цель
изучен я общего курса математики вузов состоит в том, чтобы углу- развиваютбить знан я по зученным разделам и ознакомиться с некоторыми новыми разделами математики, которые обогащают общую культуру,
лог ческое мышление и широко используются в математическом модел рован и задач, с которыми встречается современный
ВкаждомбАразделе изложены необходимые теоретические сведения, основные определения и формулы, достаточные для решения задач. Пособие составлено таким образомД, что наряду с теоретической частью содержит подробный разбор типовых задач, решение которых позволит читателю глубже понять и закрепить изученный материал. Предлагаются также задачи для самостоятельной работы, к которым
приведены ответы в конце каждого раздела. Предложенные в учебном пособии задачи для самостоятельной работыИмогут использоваться преподавателем для работы на практических занятиях, а также при подготовке к контрольной работе и итоговой форме контроля.
Вконце каждого раздела содержатся контрольная работа и задания для самостоятельного решения, которые являются заданиями по целому разделу курса. Задания выдаются по вариантам и являются индивидуальными для студента в каждой академической группе.
3
Глава 1. ДВОЙНОЙ ИНТЕГРАЛ |
|
|
|
|||||
§1. Определение двойного интеграла |
|
|
|
|||||
y |
|
Рассмотрим задачу о нахождении |
||||||
σσ |
массы |
материальной двумерной |
пла- |
|||||
|
|
стинки |
, если |
известна |
плотность |
|||
|
|
(x;y) в каждой |
ее точке. |
Разделим |
||||
|
|
данную область произвольным образом |
||||||
|
σi |
на n частей (рис. 1) P(x; y). В каждой |
||||||
Pi |
σi |
элементарной |
части i |
выберем по |
||||
С |
x |
одной точке Ρi i;ni и вычислим плот- |
||||||
|
|
ность i;ni |
в точке Ρi . |
Тогда масса |
||||
Р с. 1 |
|
элементарной |
пластинки |
части |
i |
|||
ипри лиженно будет равна i;ni i. |
||||||||
Для массы всей пластинки получаем |
|
|
|
|
|
|||
|
m i;ni i . |
|
|
|
(1.1) |
|||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
Приближение (1.1) удет тем точнее, чем мельче будет разбие- |
||||||||
ние области на элементарные части, т.е. чем меньше будет наи- |
||||||||
большее расстояние между произвольными точками любой элемен- |
||||||||
бА |
|
|
|
|||||
тарной области i |
. Следовательно, можно принять, что |
|
|
|
||||
|
m lim i;ni i , |
|
|
|
(1.2) |
|||
|
|
0 i |
|
|
|
|
|
|
где наибольший из диаметровДэлементарных частей (диаметр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
i – это наибольшее расстояние между произвольными ее точками). |
||||||||
Необходимость рассмотрения выражения вида (1.1) и предела |
||||||||
(1.2) возникает при решении многих других физических и геометри- |
||||||||
ческих задач. В связи с этим дается следующее определение. Пусть |
||||||||
|
|
|
|
И |
||||
функция f x; y определена в некоторой области . Делим область |
||||||||
на n элементарных частей i . В каждой части i |
выбираем по |
|||||||
одной точке Ρi i;ni и составляем выражение |
|
|
|
|
||||
|
Sn |
f i;ni i . |
|
|
|
(1.3) |
||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Определение 1. Выражение вида (1.3) называется интегральной суммой для функции f x; y в области .
Обозначим через наибольший из диаметров элементарных областей i при разбиении области .
|
Определение 2. Если существует предел |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
S lim f i;ni i |
, |
|
|
(1.4) |
|||
|
|
|
|
0 i |
|
|
|
|
|
|
который не зав с т |
от способа деления области |
на части i и |
||||||||
выбора точек Ρi i;ni , то этот предел называется двойным интегра- |
||||||||||
С |
|
ласти и обозначается f |
x;y d , или |
|||||||
лом от функц |
f x; y по |
|||||||||
f x; y dxdy. |
|
f x; y |
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
называется подынтегральной функцией; |
|||||||||
|
– областью |
нтегр |
; x и y – переменными интегрирова- |
|||||||
|
||||||||||
рования |
|
|
|
|
|
|
||||
ния; d ( ли dxdy) – элементом площади. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Так м |
, по определению, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
f x;y dxdy lim f |
;n |
|
i |
. |
(1.5) |
||
|
образом |
i |
i |
|
|
|
||||
|
|
|
|
0 i |
|
|
|
|
|
|
|
Функция |
f x;y называется интегрируемой в области . Вся- |
||||||||
кая непрерывная в |
ограниченной замкнутой |
области |
функции |
|||||||
|
|
|
А |
|
|
|
||||
f x;y интегрируется в ней. В дальнейшем мы ограничимся рас- |
||||||||||
|
|
|
|
Д |
||||||
смотрением только непрерывных функций.
Двойной интеграл обладает следующими простейшими свойст-
вами [1]: |
|
|
И |
|||
|
|
|
|
|
||
1. |
f x; y dxdy C f x; y dxdy . |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
f2 x; y dxdy. |
2. |
f1 x; y f2 x; y dxdy f1 x; y dxdy |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
3. Если область состоит из двух областей 1 |
и 2 , то |
|||||
|
f x; y dxdy |
f1 x; y dxdy |
f2 x; y dxdy. |
|||
|
|
1 |
|
2 |
|
|
5