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

Гургула, Мойсишин "Розрахи з матана",

.pdf
Скачиваний:
1517
Добавлен:
17.02.2016
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

281

12.22.

x2

+ y 2

+ z 2

=16, x2 + y 2

= 4 (x2

+ y 2 ≤ 4) ,

ρ =

 

z

 

.

 

 

12.23.

x2

+ y 2

= 4,

x2 + y 2

= 4z,

x = 0,

 

y = 0,

z = 0

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0 ),

 

ρ = 5y .

 

 

 

(x ≥ 0 ,

y ≥ 0) ,

12.24.

x2

+ y 2

= z 2 ,

x2

+ y 2 = z,

x = 0,

 

y = 0

 

 

ρ = 35 yz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.25.

x2

+ y 2

+ z 2 =1,

x2

+ y 2 = z 2 , x = 0, y = 0

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0, z ≥ 0),

 

ρ = 32z .

 

 

 

 

 

 

12.26.

x2

+ y 2

= z 2 ,

x2

+ y 2 = 4,

x = 0,

 

y = 0,

z = 0

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0, z ≥ 0),

 

ρ =

 

5

(x2 + y2 ) .

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

12.27. x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 2

+ y 2 ≤ 4 , z ≥ 0) ,

+ y 2

+ z 2 = 9,

x 2 + y 2 = 4, z = 0

 

 

ρ = 2z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.28.

x2

+ y 2

=1,

x2 + y 2

= 3z,

x = 0,

 

y = 0,

z = 0

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0),

 

ρ =15x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.29.

x2

+ y 2

=

4

z 2 ,

x2

+ y 2 =

2

z,

x = 0,

y = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0),

 

ρ = 20xz .

 

 

 

 

 

 

 

12.30.

x2

+ y 2

+ z 2

=16, x2 + y 2

= 9z 2 ,

x = 0, y = 0

 

 

 

 

 

 

 

(x ≥ 0, y ≥ 0, z ≥ 0),

 

 

ρ = 5z .

 

 

 

 

 

 

Задача 13. Знайти координати центра мас однорідного тіла, обмеженого заданими поверхнями.

13.1.

x2 + y 2 = 2z,

x2 + y 2

= z 2 .

 

 

 

 

13.2.

x + y =1,

z = x2

+ y 2 ,

x = 0,

y = 0,

z = 0 .

13.3.

z 2 = xy,

x = 5 ,

y = 5,

z = 0 .

 

 

 

 

13.4.

2x + 3y −12 = 0,

x = 0,

y = 0,

z = 0,

z =

y 2

.

 

13.5.

y = 4 − x2 − z 2 ,

y = 0 .

 

2

 

 

 

 

 

13.6.

y = 3 − x2

− z 2 ,

y = 2 .

 

 

 

 

 

13.7.

x = 0 , y =1,

y = 3,

z = 0 , x + 2z = 3 .

13.8.

3(x2 + y 2 ) = 2z,

9(x2

+ y 2 ) = z 2 .

 

 

 

282

13.9.

z 2 = xy, x = 3,

y = 3,

z = 0 .

 

 

 

 

 

 

13.10.

3x + 2 y −12 = 0,

x = 0, y = 0,

z = 0,

z = y 2 .

13.11.

y 2 + z 2 = 2x,

y 2

+ z 2

= x2 .

 

 

 

 

 

 

13.12.

y + z =1,

x = y 2

+ z 2 ,

x = 0,

 

y = 0,

 

z = 0 .

13.13.

x2 = yz,

x = 0,

y = 5,

z = 5 .

 

 

 

 

 

13.14.

3y + 2z =12,

x = 0,

y = 0,

z = 0,

x =

y 2

.

 

13.15.

x = 4 − y 2 − z 2 ,

x = 0 .

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

13.16.

z = 3 − x 2

− y 2 ,

z = 2 .

 

 

 

 

 

 

13.17.

x = 0, y =1,

y = 3,

z = 0, 2x + z = 3 .

13.18.

3( y 2 + z 2 ) = 2x,

9( y 2

+ z 2 ) = x2 .

 

 

 

 

13.19.

x2 = yz,

x = 0, y = 3,

z = 3 .

 

 

 

 

 

 

13.20.

2 y + 3z −12 = 0,

x = 0, y = 0,

z = 0,

x = y 2 .

13.21.

x2 + z 2 = 2 y,

x2

+ z 2

= y 2 .

 

 

 

 

 

 

13.22.

x + z =1,

y = x2 + z 2 ,

x = 0,

y = 0,

z = 0 .

13.23y2 = xz, x = 5, y = 0, z = 5.

13.24.

2x + 3z =12, x = 0, y = 0,

z = 0,

y =

x2

.

 

13.25.

z = 4 − x2

− y 2 ,

z = 0 .

 

2

 

 

 

 

 

13.26.

x =3 − y 2

− z 2 ,

x = 2 (x ≥ 2) .

 

 

 

13.27.

x = 0,

y = 0, z =1, z = 3,

x + 2 y = 3 .

13.28.

3(x2

+ z 2 ) = 2 y,

9(x2

+ z 2 ) = y 2 .

13.29.

y 2 = xz, x = 3, y = 0,

z = 3 .

 

 

 

13.30.

3x + 2z =12, x = 3, y = 0,

z = 0,

y = z 2 .

Задача 14. Знайти момент інерції однорідного прямого кругового конуса з радіусом основи R і висотою H відносно його осі ( прийняти ρ =1 ).

14.1.

R = 7 , H = 7 .

14.2.

R = 6 , H = 7 .

14.3.

R = 6 , H = 6 .

14.4.

R = 5, H = 6 .

14.5.

R = 5 , H = 5 .

14.6.

R = 4 , H = 7 .

283

14.7.

R = 4 , H = 6 .

14.8. R = 4 , H = 5 .

14.9.

R = 4 , H = 4 .

14.10.

R = 3, H = 7 .

14.11.

R = 3, H = 6 .

14.12.

R = 3, H = 5 .

14.13.

R = 3, H = 4 .

14.14.

R = 3, H = 3 .

14.15.

R = 2 , H = 8 .

14.16.

R = 2 , H = 7 .

14.17.

R = 2

, H = 6 .

14.18.

R = 2 , H = 5 .

14.19.

R = 2

, H = 4 .

14.20.

R = 2 , H = 3 .

14.21.

R = 2

, H = 2 .

14.22.

R =1, H = 8 .

14.23.

R =1, H = 7 .

14.24.

R =1, H = 6 .

14.25.

R =1, H = 5 .

14.26.

R =1, H = 4 .

14.27.

R =1, H = 3 .

14. 28.

R = 5, H = 2 .

14.29.

R = 7

, H =1 .

14.30.

R = 5, H = 7 .

Задача 15. Обчислити криволінійні інтеграли.

 

 

15.1. а) ∫(2z −

 

 

x2

+ y 2 )dl , де L – дуга кривої

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = t cos t ,

 

y = t sin t ,

z = t , 0 ≤ t ≤ 2π ;

 

 

б) ∫(x2

− 2xy)dx + (y2

− 2xy)dy ,

де L – дуга

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

від точки A(−1; 1) до точки B(1; 1) .

параболи y = x2

15.2. а) ∫

(x2

+ y2 )dl ,

де L – коло x2 + y2 = 4 ;

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) ∫

x2 dy − y2 dx

, де L – дуга астроїди x = 2 cos

3

t ,

3

x

5

+

3

 

y

5

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = 2 sin 3 t

 

від точки A(2; 0)

до точки B(2; 0) .

15.3. а) ∫

 

 

 

dl

 

 

 

 

, де L – відрізок прямої, що з'єднує

 

8 − x

2

− y

2

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точки O(0; 0) і A(2; 2) ;

 

 

 

б) ∫(x2

+ y2 )dx + 2xy dy , де L – дуга кубічної

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

від точки O(0; 0) до точки A(1; 1) .

параболи

 

 

y = x3

284

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.4. а) ∫(43 x −3

 

y )dl , де L – відрізок прямої, що

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з’єднує точки A(−1; 0) і B(0; 1) ;

 

 

 

б) ∫(x + 2 y)dx + (x − y)dy , де L –коло x = 2 cos t ,

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = 2 sin t

при додатному напрямі обходу .

15.5. а)

∫

dl

 

 

, L – відрізок прямої, що з'єднує

5(x − y)

 

L

 

 

 

 

 

 

 

точки A(0; 4) і B(4; 0) ;

 

 

 

б)

 

∫(x2 y − x)dx + ( y2 x − 2 y)dy ,

де L – дуга еліпса

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 3cos t , y = 2 sin t

при додатному напрямі обходу.

15.6. а)

∫

dl

 

 

, де L – відрізок прямої, що з’єднує

x + y + 5

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

точки A(0; − 2) і B(1; 0) ;

 

 

 

б) ∫(xy −1)dx + x2 ydy ,

де L – дуга еліпса

 

L

 

 

 

 

від точки A(1; 0) до точки B(0; 2) .

x = cos t, y = 2 sin t

15.7. а)

∫ydl ,

де L – дуга астроїди

x = cos3 t, y = sin 3 t ,

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

що з’єднує точки A(1; 0) і B(0; 1) ;

б)

∫

2xydx − x2 dy ,

де L – ламана ОВА : O(0; 0),

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B(2; 0), A(2; 1) .

 

 

 

 

 

 

15.8. а)

∫ydl ,

де L – дуга параболи y 2 =

2

x між точками

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

3

 

O(0; 0) і

 

35 ;

35

 

;

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

∫(x2 − y2 )dx + xydy ,

де L – відрізок прямої, що

L

з’єднує точки A(1; 1) і B(3; 4) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

285

15.9. а) ∫(x2

+ y2

+ z 2 )dl ,

де L – дуга кривої

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = cos t , y = sin t ,

z =

3 t , 0 ≤ t ≤ 2π ;

б) ∫cos y dx −sin x dy ,

де L – відрізок прямої, що

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з’єднує точки A(2π ; − 2π) і B(− 2π ; 2π) .

15.10. а) ∫xdl

,

де L – відрізок прямої, що з’єднує точки

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O(0; 0) і A(1; 2) ;

 

 

б) ∫

ydx + xdy

, де L – відрізок прямої, що з’єднує

 

x

2

+ y

2

 

L

 

 

 

і B(3; 6) .

 

точки A(1; 2)

 

15.11. а) ∫

 

2 y dl

 

, де L – перша арка циклоїди

L

x = 2(t −sin t), y = 2(1 − cos t) ;

б) ∫xydx + (y − x)dy , де L – дуга кубічної параболи

L

y = x3 від точки O(0; 0) до точки A(1; 1) .

15.12. а)

∫

 

2

 

dl 2

, де L – відрізок прямої, що

 

L

x

 

+ y

+ 4

з’єднує точкиO(0; 0) і A(1; 2) ;

б)

∫(x2 + y2 )dx + (x + y2 )dy , де L – ламана АВС :

 

L

 

 

 

 

 

A(1; 2), B(3; 2), C(3, 5) .

15.13. а)

∫

dl

 

,

де L – відрізок прямої, що з’єднує

x − y

 

L

 

 

точки A(0; − 2) і B(4; 0) ;

б)

∫xy2 dx + yz 2 dy − x2 z dz , де L – відрізок прямої,

 

L

 

 

 

 

 

з’єднує точкиO(0; 0; 0) і A(− 2; 4; 5) .

15.14. а)

∫xydl , де L – контур прямокутника з

L

286

вершинами O(0; 0), A(4; 0), B(4; 2), C(0; 2) ;

б) ∫ydx + xdy , де L – дуга АВ кола

L

x= R cos t , y = R sin t , A(R; 0), B(0; R) .

15.15.а) ∫(x + y)dl , де L – контур трикутника з

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

B(0; 1), O(0; 0) ;

вершинами A(1; 0),

б)

∫xydx + (y − x)dy ,

де L – дуга параболи y2 = x

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

від точки O(0; 0) до точки A(1; 1) .

15.16. а)

∫

 

 

z 2 dl

 

,

 

 

де L – перший виток гвинтової лінії

 

 

2

 

 

2

 

 

 

L x

 

+ y

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 2 cos t ,

y = 2 sin t ,

z = 2t

;

б)

∫xdx + ydy + (x − y +1)dz ,

де L – відрізок прямої,

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

що з’єднує точки A(1; 1; 1) і B(2; 3; 4) .

15.17. а)

∫(x + y)dl ,

 

 

де L – контур трикутника з

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

A(−1; 0), B(0; 1) ;

вершинами O(0; 0),

б) ∫(xy −1)dx + x2 y dy ,

де L – дуга параболи

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

= 4 − 4x від точки A(1; 0) до точки B(0; 2) .

15.18. а)

∫

 

 

 

dl

 

 

 

,

де L – дуга кривої x = 4 cos t ,

 

2

 

 

2

 

2

 

 

L x

 

+ y

 

+ z

 

 

 

≤ t ≤ π ;

 

y = 4 sin t ,

 

z = 3t , 0

 

 

∫xydx + (y − x)dy ,

 

2

 

б)

 

де L – дуга параболи y = x2

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

від точки O(0; 0) до точки A(1; 1) .

15.19. а)

∫

x2

+ y2 dl ,

де L – коло x = 2 cos t , y = 2 sin t ;

L

 

 

 

 

 

 

 

 

287

б)

∫(xy − y2 )dx + xdy ,

де L – дуга параболи y = x2

 

L

 

 

 

 

 

від точки O(0; 0) до точки A(1; 1) .

15.20. а)

∫xy dl ,

де L – контур прямокутника з

 

L

 

 

 

 

 

вершинами O(0; 0), A(5; 0), B(5; 3), C(0; 3) ;

б) ∫xdy − ydx ,

де L – дуга астроїди x = 2 cos3 t ,

 

L

від точки A(2; 0) до точки B(0; 2) .

y = 2 sin 3 t

15.21. a)

∫(x2 + y2 )dl ,

де L – коло x = cos t , y = sin t ;

 

L

 

1

 

 

 

б)

∫(xy − x)dx +

x2 dy ,

 

де L – дуга параболи

 

 

 

L

2

 

 

 

y2 = 4x від точки O(0; 0) до точки A(1; 2) .

15.22. а) ∫(43 x −33 y )dl , де L – дуга астроїди

 

L

y = sin 3 t від точки A(1; 0)до точки B(0; 1) ;

x = cos3 t ,

б)

∫(xy −1)dx + x2 ydy ,

де L – відрізок прямої, що

 

L

 

 

 

 

 

з’єднує точки A(1; 0) і B(0; 2) .

15.23. a) ∫xydl ,

де L – контур квадрата зі сторонами

 

L

 

 

 

 

 

x =1, x = −1, y =1, y = −1 ;

б) ∫2xy dx + y2 dy + z 2 dz ,

де L – дуга одного витка

 

L

 

 

 

 

 

гвинтової лінії x = cos t ,

y = sin t , z = t , 0 ≤ t ≤ 2π .

15.24. а)

∫y2 dl ,

де L – перша арка циклоїди

 

L

 

 

 

 

 

x = t −sin t , y =1 − cos t

;

 

б)

∫

y

dx + xdy ,

де L – дуга дуга лінії y = ln x від

L x

точки A(1; 0) до точки B(e; 1) .

288

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.25. a) ∫xydl ,

 

де L – контур прямокутника з вершинами

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A(2; 0), B(4; 0), C(4; 3), D(2; 3) ;

 

 

 

 

б) ∫ydx − xdy ,

де L – еліпс x = 3cos t ,

y = 2 sin t ,

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

який пробігається в додатному напрямі.

 

 

 

15.26.

а) ∫ydl ,

 

де L – дуга параболи y2 = 2x ,

яка

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

відтинається параболою x2 = 2 y ;

 

 

 

 

б) ∫2xydx + x2 dy ,

де L – дуга параболи y =

x2

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

від точки O(0; 0) до точки A(2; 1) .

 

 

 

15.27.

а) ∫

 

dl

 

,

 

де L – відрізок прямої, що з’єднує

 

 

 

 

 

 

L x − y

 

 

 

і B(6; 1) ;

 

 

 

 

точки A(4; 0)

 

 

 

 

б) ∫(x2 + y2 )dx + (x2

− y2 )dy , де L – ламана лінія

 

L

від точки A(−1; 1 ) до точки B(2; 2) .

 

y=|x|

15.28.

а) ∫(x2 + y 2 )2 dl , де L – перша чверть кола

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 2 cos t ,

y = 2 sin t

;

 

 

 

 

б) ∫2xydx − x2 dy + zdz , де L – відрізок прямої, що

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з’єднує точки O(0; 0; 0) і A(2; 1; −1 ) .

 

 

 

15.29.

а) ∫

 

 

 

dl

 

 

 

2 ,

де L – відрізок прямої, що

x

2

+ y

2

+ z

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

з’єднує точки

A(1; 1; 1) і B(2; 2; 2) ;

 

 

 

 

б) ∫xdy − ydx ,

 

де L – контур трикутника з

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вершинами A(−1; 0), B(1; 0) , C(0; 1)

 

 

 

при додатному напрямі обходу.

 

 

 

 

 

 

289

15.30.

а) ∫(xy + x2 )dl , де L – відрізок прямої, що з’єднує

 

L

 

 

B(3; 3) ;

 

точки A(1; 1) і

 

б) ∫(x2

+ y)dx + (x + y2 )dy , де L – ламана АВС:

 

L

 

 

 

 

 

 

A(2; 0), B(5; 0), C(5; 3).

Задача 16. Знайти центр мас однорідної кривої.

16.1.

2x + y −2 = 0,

x ≥ 0,

y ≥ 0.

16.2.

x = 1 y2 −

1 ln y,

1 ≤ y ≤ 2.

16.3.

4

2

 

 

 

 

y2 = 2x,

0 ≤ x ≤ 2.

 

 

16.4.

y = chx,

−2 ≤ x ≤ 2.

 

 

16.5.

x = cos3 t,

y = sin3 t

0 ≤ t ≤ π .

16.6.

 

 

 

 

 

2

x = t −sin t,

y =1−cos t,

0 ≤ t ≤ 2π .

16.7.

r = cosϕ,

0 ≤ϕ ≤ π .

 

 

16.8.

r = eϕ ,

 

 

2

 

 

0 ≤ϕ ≤ 2π.

 

 

16.9.

r2 = cos 2ϕ,

−

π ≤ϕ ≤

π .

16.10.

r =ϕ,

 

 

4

 

4

0 ≤ϕ ≤π.

 

 

16.11.

x +2 y −2 = 0,

 

x ≥ 0,

 

y ≥ 0.

16.12.

y = 1 x2

− 1 ln x,

1 ≤ x ≤ 2.

16.13.

4

2

 

 

 

 

x2 = 2 y,

0 ≤ y ≤ 2.

 

 

16.14.

y = shx,

−1 ≤ x ≤1.

 

 

16.15.

x = 2 cos3 t,

y = 2sin3 t 0 ≤ t ≤

π .

16.16.

 

 

3

x = 2t −2sin t,

y = 2 −2 cos t 0 ≤ t ≤π .

16.17.

r = 2sinϕ,

0 ≤ϕ ≤ π .

 

16.18.

 

2

 

r = 2eϕ , 0 ≤ϕ ≤π.

 

290

16.19.

r2 = 4 cos 2ϕ,

0 ≤ϕ ≤

π .

 

 

 

 

 

 

 

 

π .

4

 

 

16.20.

r = 3ϕ,

0 ≤ϕ ≤

 

 

 

16.21.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3x +2 y −3 = 0,

x ≥ 0,

y ≥ 0.

 

 

16.22.

y = 1 ln x −

1 x2 ,

1 ≤ x ≤ 2.

 

 

 

2

x

 

4

 

 

 

 

 

 

16.23.

y = 3ch

,

−3 ≤ x ≤ 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

π .

 

16.24.

x = 3cos3 t,

y = 3sin3 t

0 ≤ t ≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

π .

16.25.

x = 3(t −sin t),

y = 3(1−cos t)

0 ≤ t ≤

 

 

 

 

 

 

 

π .

 

 

2

16.26.

r = 2 cosϕ,

0 ≤ϕ ≤

 

 

 

16.27.

r = 3eϕ ,

0 ≤ϕ ≤π.

4

 

 

 

 

 

 

 

16.28.

r2 = 9 cos 2ϕ,

−

π

≤ϕ ≤ 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

16.29.

r = 5ϕ,

0 ≤ϕ ≤

π .

 

 

 

16.30.

r =1+cosϕ,

 

4

 

 

 

 

0 ≤ϕ ≤π.

 

 

Задача 17. Знайти роботу сили F при переміщенні точки прикладання вздовж лінії L від точки М до точки N.

17.1. F = (x2 −2 y)i +( y2 −2x) j ,

L– відрізок прямої, M (− 4; 0), N(0; 2).

17.2.F = (x2 +2 y)i +( y2 + 2x) j ,

L – відрізок прямої, M (− 4; 0), N(0; 2) .

17.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

= (x2 +2 y)

i

+( y2 + 2x)

j

,

 

 

L : y = 2 −

x2

, M (− 4; 0), N(0; 2) .

 

 

 

 

 

17.4.

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

F

= (x + y)

i

+ 2xj

,

L: x2 + y2 = 4 (y ≥ 0), M (2; 0), N(− 2; 0) .