Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Краткий курс математического анализа. Том 2

.pdf
Скачиваний:
442
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
4 Мб
Скачать
☆

440

Контрольные вопросы

§45

207.Что называется криволинейным интегралом I рода от функ-

ции F по кривой AB?

208.Какими свойствами обладает криволинейный интеграл I рода?

209.Что называется криволинейным интегралом II рода от вектор-

функции a по кривой AB?

210.Какими свойствами обладает криволинейный интеграл II рода?

211.Что называется объединением кривых Γk, k = 1, . . . , kτ ?

212.Как определяются криволинейные интегралы I и II родов по объединению кусочно-гладких кривых Γk?

213.Что означает, что функция f (x) интегрируема по функции g(x) на отрезке [a, b]? Что называют интегралом Стильтьеса функции f по функции g?

214.Привести ε–δ-определение интеграла Стильтьеса.

215.Что можно сказать об интегрируемости линейной комбинации функций, интегрируемых по функции g? Что можно сказать

об интегрируемости функции f по линейной комбинации функций gi, если функция f интегрируема по каждой из функций gi?

216.Какая функция называется кусочно-постоянной?

217.Привести примеры классов функций, для которых существует интеграл Стильтьеса от непрерывных функций.

218. Привести формулу для вычисления интеграла Стильтьеса от непрерывной функции по непрерывно дифференцируемой функции?

219.Как изменяется интеграл Стильтьеса при изменении ориентации отрезка?

220.Как можно ввести криволинейный интеграл II рода с помощью интеграла Стильтьеса?

221.Что называется гладкой кривой?

222.В каком случае совпадают определения криволинейных интегралов II рода?

223.Что понимается под положительной (соответственно отрицательной) ориентацией простого замкнутого контура на плоскости с правой системой координат?

224.Что означает, что область элементарна относительно оси Oy (Ox)? Какие области называются элементарными?

225.Почему области, элементарные относительно одной из осей координат, квадрируемы?

226.Что означает, что частные производные функции непрерывны вплоть до границы области?

227.В чем состоит формула Грина для элементарных областей?

228.Как определяется положительная (отрицательная) ориентация границы открытого множества, состоящей из конечного множества простых замкнутых контуров?

Контрольные вопросы

441

229.В каком случае граница открытого плоского множества называется кусочно-гладкой?

230.Что означает, что область можно разбить на конечное множество элементарных областей?

231.На какие области распространяется формула Грина?

232.Как можно вычислить площадь с помощью криволинейного интеграла II рода?

233.Что является образом гладкой кривой при непрерывно дифференцируемом отображении с ненулевым якобианом?

234.В чем состоит геометрический смысл знака якобиана отображения плоской области?

§46

235.Что называется поверхностью в R3? Носителем поверхности?

236.Что называют краем поверхности? Внутренними точками поверхности? Частью поверхности?

237.Что называется векторным представлением поверхности? Координатным представлением поверхности? Параметрами на поверхности? Координатными линиями на поверхности?

238.Что называется точкой поверхности? Что называется точкой носителя поверхности?

239.Как определяется кратная точка поверхности? Какие поверхности называются поверхностями с самопересечениями? Что означает, что поверхность имеет явное представление?

240.В каком случае поверхность называется непрерывно дифференцируемой, дважды непрерывно дифференцируемой и т. д. поверхностью?

241.Как определяется преобразование параметров на поверхности?

242.Что понимается под кривой на поверхности?

243.Что называется особой (неособой) точкой поверхности? Какие поверхности называются гладкими?

244. Какое представление возможно для гладкой поверхности

в окрестности ее внутренней точки?

245.Как определяется касательная плоскость в неособой точке поверхности?

246.Как выглядит уравнение касательной плоскости в векторной форме записи, в координатной форме записи?

247.Является ли гладкой поверхность, имеющая явное непрерывно дифференцируемое представление? Как выглядит уравнение касательной плоскости к такой поверхности?

248.Как определяется нормаль к поверхности в данной точке? Нормальной прямой?

249.Выпишите координаты нормали и нормальной прямой к поверхности в неособой точке.

442

Контрольные вопросы

250.Как выглядит вектор нормали к поверхности, заданной уравнением F (x, y, z) = 0?

251.Что называется первой квадратичной формой непрерывно дифференцируемой поверхности?

252.Как с помощью коэффициентов первой квадратичной формы вычисляется длина непрерывно дифференцируемой кривой, лежащей на непрерывно дифференцируемой поверхности?

253.Как определяется площадь непрерывно дифференцируемой поверхности? По какой формуле можно найти площадь поверхности? Что называется элементом поверхности?

254.Что называется элементарной поверхностью? В каком случае гладкая элементарная последовательность называется ориентированной? Что называется ориентацией гладкой элементарной поверхности? Сколько ориентаций имеет гладкая элементарная поверхность?

255.Что понимается под «склейкой” конечного множества элементарных поверхностей? Что называется поверхностью в новом расширенном смысле? Что называется гладкой поверхностью?

256.Когда гладкая поверхность называется ориентируемой (двусторонней)? Неориентируемой?

257.Как определяется кусочно-гладкая поверхность?

258.Что означает, что ориентация края гладкой элементарной поверхности согласована с ориентацией самой поверхности?

259.Что означает, что кусочно-гладкая поверхность ориентируемая (двусторонняя)? Неориентируемая?

260.Что понимается под внешней (внутренней) нормалью к поверх-

ности S, носитель которой является границей некоторой области в R3?

261.Что означает, что область в R3 имеет кусочно-гладкую границу?

262.Что понимается под «верхней” («нижней”) стороной поверхности S, имеющей явное представление?

263.Как определяется поверхностный интеграл I рода? Как он связан с ориентацией поверхности?

264.Как определяется поверхностный интеграл II рода? Как он связан с ориентацией поверхности?

265.Как выглядят формулы, выражающие поверхностный интеграл II рода через двойные интегралы Римана?

266.Как выглядят те же формулы в случае явного представления поверхности?

267.Какие поверхностные интеграла II рода можно определить по непрерывным поверхностям, имеющим явное представление? Как связано это определение с первоначальным определением?

268.Как определяется цилиндрическая поверхность с направляю-

щей Γ0, лежащей в плоскости переменных x, y и образующей длины h, параллельной оси Oz? Чему равны поверхностные

Контрольные вопросы

443

интегралы

 

 

R(x, y, z) dx dy,

R(x, y, z) dx dy,

 

S+

S−

 

если Γ0 является гладкой кривой? Чему полагаются равными эти интегралы, если отсутствует предположение о гладкости Γ0?

§48

269.Что называется скалярным полем? Векторным полем?

270.В чем заключается геометрический смысл градиента функции u(x, y, z) (u(x, y))?

271.Что называется потенциалом (потенциальной функцией) векторного поля? Какие векторные поля называются потенциальными?

272.Что называется дивергенцией векторного поля?

273.Что называется ротором (вихрем) векторного поля?

274.Что называется циркуляцией векторного поля по данному контуру?

275.Что называется потоком векторного поля через поверхность S? Через данный контур Γ?

276.Что означает, что область элементарна относительно оси Oz

(Ox, Oy)?

277.Как определяется поверхностный интеграл II рода по внешней (внутренней) стороне поверхности, ограничивающей область, элементарную относительно оси Oz?

278.Какие области называются элементарными?

279.В чем заключается формула Гаусса–Остроградского для элементарных областей? Как можно записать формулу Гаусса–Остро- градского для случая кусочно-гладкой границы области?

280.Как выглядит геометрическое определение дивергенции?

281.Что называется источниками векторного поля?

282.Как определяется положительная (отрицательная) ориентация края поверхности в случае явного представления поверхности? Как выбирается нормаль к поверхности в случае положительной (отрицательной) ориентации края поверхности?

283.В чем заключается формула Стокса?

284.Как определяется ориентация кусочно-гладкой поверхности? Что называется краем кусочно-гладкой поверхности?

285.В чем состоит геометрическое определение ротора (вихря)? Почему определение ротора не зависит от выбора системы координат с одинаковой ориентацией?

286.Что означает, что векторное поле соленоидально в некоторой области?

287.В чем состоит критерий соленоидальности векторного поля?

444

Контрольные вопросы

288.Как можно переписать в эквивалентном виде условие того, что циркуляция непрерывного в области векторного поля равна нулю по любому кусочно-гладкому контуру, лежащему в этой области?

289.В чем заключается критерий потенциальности непрерывного векторного поля?

290.Что означает, что множество является односвязным в R3?

291.В чем состоит критерий потенциальности непрерывно дифференцируемого векторного поля?

§49

292.Как определяется равномерная сходимость семейства функций при стремлении параметра семейства к некоторому значению?

293.Какова связь равномерной сходимости семейства функций при стремлении параметра семейства к некоторому значению с равномерной сходимостью последовательности функций семейства, соответствующих последовательностям значений параметра, сходящегося к указанному значению?

294.Каковы необходимые и достаточные условия равномерной сходимости семейства функций при стремлении параметра к некоторому значению в терминах существования предела у соответствующей вспомогательной функции одного переменного?

295.В чем состоит критерий Коши равномерной сходимости семейства функций, когда параметр семейства стремится к некоторому значению?

296.Какого вида интегралы называются интегралами, зависящими от параметра?

297.Каким образом можно свести интеграл, зависящий от параметра, с переменными пределами интегрирования к интегралу, зависящему от параметра, с постоянными пределами интегрирования?

298.Каковы достаточные условия непрерывности собственного интеграла, зависящего от параметра, с переменными пределами интегрирования?

299.Каковы условия возможности предельного перехода под знаком собственного интеграла, зависящего от параметра, с постоянными пределами интегрирования в терминах равномерной сходимости семейства подынтегральных функций, зависящих от параметра?

300.Какое имеется правило для интегрирования собственных интегралов, зависящих от параметра, с постоянными пределами интегрирования от непрерывных функций?

301.В чем состоит формула Лейбница для производных от интегралов, зависящих от параметра, с постоянными пределами? Каковы достаточные условия в случае собственного интеграла для

Контрольные вопросы

445

подынтегральной функции, при которых справедлива формула Лейбница?

302.Какова формула для дифференцирования интеграла, зависящего от параметра, с переменными пределами интегрирования? Укажите достаточные условия, при которых она справедлива?

§50

303.Какой интеграл называется сходящимся на данном множестве?

304.Равномерной сходимости по параметру какого семейства функций равносильно понятие равномерной сходимости интеграла?

305.Сформулировать необходимое и достаточное условие равномерной сходимости интеграла в терминах существования нулевого предела соответствующей вспомогательной функции одной переменной.

306.Сохраняется ли равномерная сходимость несобственных интегралов при замене переменной?

307.Сформулировать критерий Коши равномерной сходимости интегралов.

308.Какие существуют связи между понятием равномерной сходимости интегралов и равномерной сходимости соответствующих рядов?

309.Сформулировать признак Вейерштрасса равномерной сходимости интегралов.

310.Сходится ли равномерно на всей числовой прямой интеграл

+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

x2 + y2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

311. Где сходятся и где равномерно сходятся интегралы

 

 

1

 

dx

 

 

+∞

dx

 

 

+∞

 

 

 

 

2

+∞

dx

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e−(x−y)

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

dx,

 

 

 

 

2

+ y

2

2

+ y

2

 

1

+ (x − y)

2

 

x

 

 

 

x

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

312. Где сходится и где равномерно сходится интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ye−xy dx?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

313. Чему равен предел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

cos x

 

y

dx?

 

 

 

 

 

→

0

446

Контрольные вопросы

314. Чему равен предел

 

+∞

 

 

 

 

lim

 

cos xy dx

 

?

1

2

+ y

2

y→0

+ x

 

 

−∞

315. Чему равна производная

π/2

d

 

2

2

 

ln (t

 

− cos x) dx, t > 1?

dt

 

 

0

 

 

316.Каковы достаточные условия непрерывности по параметру несобственного интеграла?

317.Каково правило интегрирования несобственного интеграла по параметру? Какие Вы знаете достаточные условия, при которых справедливо это правило?

318.Каковы достаточные условия справедливости правила Лейбница для несобственных интегралов, зависящих от параметра?

319.Как определяются гамма-функция Γ(s) и бета-функция B(p, q) Эйлера? Для каких значений параметров они справедливы?

320.Будет ли функция Γ(s) непрерывна при s > 0?

321.Будет ли функция B(p, q) непрерывна при p > 0, q > 0?

322.Будет ли функция Γ(s) дифференцируема при s > 0?

323.Будет ли функция B(p, q) дифференцируема при p > 0 и q > 0?

§51

324.Что называется рядом Фурье функции? Для каких функций имеет смысл говорить об их ряде Фурье?

325.Что характеризует ряды Фурье четных (нечетных) функций?

326.В чем состоит свойство ортогональности тригонометрических функций?

327.Найти коэффициенты равномерно сходящегося тригонометрического ряда с помощью его суммы.

∞∞

328.Являются ли тригонометрические ряды sin nx , cos nx приα α

n

n

1

1

α =

329.Будут ли ряды Фурье функций f1(x) = x (x [−π, π]) иα = 3, вообще при α > 1 рядами Фурье?2,

f (x) =

x

для x [−π, 0)

 

(0, π],

2

1

для x = 0

 

одинаковы или нет?

330.Какая функция называется финитной?

331.Что называется характеристической функцией множества?

332.Какая функция называется ступенчатой?

333.Будет ли линейная комбинация финитных функций финитной?

Контрольные вопросы

447

334.Будет ли произведение финитных функций финитной функцией?

335.Будет ли линейная комбинация ступенчатых функций ступенчатой функцией?

336.Какая функция называется абсолютно интегрируемой?

337.Будет ли произведение абсолютно интегрируемых функций абсолютно интегрируемой функцией?

338.Доказать абсолютную интегрируемость на отрезке произведения абсолютно интегрируемых функций на функцию, интегрируемую по Риману.

339.Можно ли сколь угодно точно приблизить в среднем абсолютно интегрируемую на интервале функцию ступенчатой функцией?

340.Как ведут себя коэффициенты Фурье абсолютно интегрируемой функции, когда их номер стремится к бесконечности?

341.Чему равны пределы

b

b

lim f (x) cos λx dx,

lim f (x) sin λx dx

λ→∞

λ→∞

a

a

для абсолютно интегрируемой на интервале (a, b) функции?

342.Доказать, что всякая непрерывная на отрезке функция является пределом равномерно сходящейся последовательности ступенчатых функций.

343.Что называется ядром Дирихле? Каковы его свойства?

344.Доказать, что интеграл от периодической функции по отрезку, длина которого равна периоду, не зависит от выбора этого отрезка.

345.Написать интегральное представление частных сумм ряда Фу-

рье с помощью ядра Дирихле через интегралы по отрезкам

[−π, π] и [0, π].

346.Написать асимптотическое интегральное представление частной суммы ряда Фурье в данной точке с помощью интеграла по окрестности этой точки.

347.В чем состоит принцип локализации для рядов Фурье?

348.Сформулировать признак Дини сходимости ряда Фурье.

349.Привести пример ряда Фурье функции, сумма которого в некоторой точке не равна значению функции в этой точке.

350.Каковы достаточные условия сходимости ряда Фурье в данной точке в терминах односторонних производных?

351.К чему и при каких условиях сходится ряд Фурье данной функции в точках ее разрыва I рода?

352.Сходится ли, а если сходится, то к чему, ряд Фурье абсолютно интегрируемой на отрезке [−π, π] функции в точках ее дифференцируемости?

448

Контрольные вопросы

353.В случае абсолютной интегрируемости функции f на отрезке [0, π] доказать равносходимость интегралов

π

 

π

 

 

 

 

|f (t)|

dt и

|f (t)|

dt.

 

t

 

0 sin

t

 

0

 

 

2

 

 

354. Доказать сходимость интеграла

π

|f (x + t) + f (x − t) − 2f (x)| dt, t

0

если f — 2π-периодическая функция, абсолютно интегрируемая на периоде, а x — точка, в которой функция имеет односторонние производные и непрерывна.

355.Построить график суммы ряда Фурье функции f (x) = x, −πx π.

356.Построить график суммы ряда Фурье функций f (x) = x2, f (x) = = x3, f (x) = sh x, −π x π. Будет ли этот ряд Фурье сходиться равномерно на отрезке [−π, π]?

357.Сходится ли ряд Фурье кусочно-дифференцируемой функции в каждой точке?

358.Чему равна сумма ряда Фурье кусочно-дифференцируемой функции?

359.Что называется суммированием ряда методом средних арифметических?

360.К чему суммируется сходящийся ряд методом средних арифметических?

361.Привести пример расходящегося ряда, суммируемого методом средних арифметических.

362.Что называется ядром Фейера?

363.Какими свойствами обладает ядро Фейера? Какие свойства ядра Фейера, отсутствующие у ядра Дирихле, позволяют доказать теорему о суммируемости рядов Фурье непрерывных периодических функций методом средних арифметических?

364.Каково поведение ядра Фейера на отрезке [−π, π] вне окрестности нуля, когда его номер стремится к бесконечности?

365.Что называется суммой Фейера порядка n для данной функции?

366.Каково интегральное представление суммы Фейера с помощью ядра Фейера?

367.Чему равен предел сумм Фейера непрерывной 2π-периодической функции?

368.Чему равна сумма сходящегося в данной точке ряда Фурье непрерывной 2π-периодической функции?

369.Доказать равномерную непрерывность на всей числовой прямой периодической непрерывной функции.

Контрольные вопросы

449

370.Доказать, что четное продолжение функции, непрерывной на отрезке [0, a], непрерывно на отрезке [−a, a].

371.Можно ли равномерно на всей числовой прямой с любой точностью приблизить непрерывную 2π-периодическую функцию тригонометрическим многочленом?

372.Можно ли равномерно на отрезке [−π, π] с любой точностью приблизить непрерывную на этом отрезке функцию тригонометрическим многочленом?

373.В чем состоит теорема Вейерштрасса о приближении непрерывной на отрезке функции тригонометрическими многочленами?

374.В чем состоит теорема Вейерштрасса о приближении непрерывной на отрезке функции алгебраическими многочленами?

375.Является ли тригонометрический многочлен аналитической функцией на числовой прямой?

376.Сформулировать необходимое и достаточное условие непрерывности функции на отрезке в терминах ее равномерных приближений алгебраическими многочленами.

377.Сформулировать необходимое и достаточное условие непрерывности функции на отрезке в терминах разложения функции

вряд многочленов. Почему отсюда не следует разложение любой непрерывной функции в степенной ряд?

§52

378.Что такое n-мерное евклидово пространство Rn?

379.Что такое метрическое пространство? Что такое метрика?

380.Будет ли метрикой ρ(f , g) = sup |f (x) − g(x)| на множестве B(E)

x E

функций, ограниченных на некотором множестве E?

381.Привести пример интегральной метрики.

382.Что называется подпространством метрического пространства?

383.Какое отображение называется изометрическим?

384.Какие метрические пространства называются изометрическими?

385.Какая последовательность называется сходящейся в метрическом пространстве?

386.Что такое предел в метрическом пространстве?

387.Какая последовательность называется фундаментальной?

388.Какая связь между понятиями сходящейся и фундаментальной последовательности?

389.Что называется полным метрическим пространством?

390.Привести примеры полного и неполного метрических пространств.

391.Будет ли пространство B(E) ограниченных функций полным? (E — произвольное множество.)

392.Будет ли полным подпространство C(E) непрерывных функций пространства B(E) (E Rn)?

15 Л. Д. Кудрявцев