- •Математический анализ
- •Числовые ряды (сходимость числовых рядов; сходимость рядов с неотрицательными членами, признаки их сходимости; абсолютно сходящиеся ряды, их свойства; условно сходящиеся ряды).
- •Производная функции в точке. Дифференциал. Производные и дифференциалы высших порядков.
- •Основные теоремы дифференциального исчисления: Ферма, Ролля, Лагранжа и Коши. Формула Тейлора.
- •Интеграл Римана (определение, существование, свойства; дифференцируемость интеграла Римана по верхнему пределу). Существование первообразной у непрерывной функции. Формула Ньютона-Лейбница.
- •Формула Тейлора для функций нескольких переменных. Достаточные условия локального экстремума.
- •Производные и дифференциалы высших порядков функции многих переменных. Необходимые и достаточные условия экстремума функции многих переменных.
- •Двойной интеграл Римана (сведение двойного интеграла к повторному; замена переменных в двойном интеграле; кратные интегралы).
- •Криволинейные и поверхностные интегралы (формула Грина; условия независимости криволинейного интеграла от формы пути).
- •Криволинейные и поверхностные интегралы. Формула Остроградского. Формула Стокса.
Интеграл Римана (определение, существование, свойства; дифференцируемость интеграла Римана по верхнему пределу). Существование первообразной у непрерывной функции. Формула Ньютона-Лейбница.
Опр.
Пусть f(x)
функция заданная на [a;b];
1. Разбиением отрезка [a;b]
называется система точек x0,
x1,...,xn:
такая что a=
x0<
x1<x2<…<xn=b;
2. Разбиением с отмеченными точками
называется разбиение и система точек
такие что
[xi-1;xi];
3. Диаметром разбиения называется
.
Обозначения (P;
)
- разбиение с отмеченными точками;
- диаметр разбиения; P
- разбиение.
Опр.
Интегральной суммой функции f
для данного разбиения (P;
)
называется сумма
и обозначается
.
Опр.
Число I
называется определённым интегралом
ф-ции f
на [a;b],
если
>0
>0:
с
диаметром
.
Опр.
Интегралом функции f
на [a;b]
называют предел интегральных сумм при
и обозначается
=
.
Функция называется интегрируемой по Риману, если у нее интеграл.
Необходимое условие интегрируемости: Если функция интегрируема на отрезке [a;b], то она ограничена на нем.
Необходимое и
достаточное условие интегрируемости
(критерий Дарбу интегрируемости по
Риману): Для того чтобы ф-ция f
была интегрируема на [a;b]
чтобы
она была огр и удовлетв условию
>0
>0:
с
,
имеем:
.
R[a;b] – класс всех функций интегрируемых по Риману на [a;b].
Т(св-во
линейности). 1.
f ,g
R[a;b],
f+g
R[a;b];
2.
f
R[a;b]
,
R,
f
R[a;b]
; 3.
f,g
[a;b]
,
R
f+
g)dx=
+
.
Т(св-во
интегрируемости произведения)Пусть f
,g
R[a;b]
f*g
R[a;b]
Т(св-во)Пусть
a<c<b,
если f
R[a;c]
и f
R[c;b],
тогда ф-ция f
R[a;b]
и
Т(неотриц
интегралов)Пусть f
R[a;b]
и
на
[a,b],
тогда
Т(св-во
интегр-ти модуля)Если ф-ция f
R[a;b]
и
Дифференцируемость интеграла Римана по верхнему пределу.
Опр.
Пусть f
R[a;b],
тогда f
R[a;х]
,
[a;b]
определён
и
ф-ция F:
[a;b]
эту функцию наз опред интеграл с
переменным верхним пределом и обозн
F(x)=
.
Т (диф-ть интеграла
с переменным верхним пределом): Пусть
f
R[a;b],
и f непрерывна в точке x0
[a;b], тогда F(х) диф-ма в x0,
и
.
Доказательство.
Рассмотрим
[a;b],
F(x0+
x)-F(x0)=
=
x,
где inf
f(x0)
sup
f(x0),
,
рассмотрим
>0
учитывая непрерывность f(x0)
<f(t)<
,
,
если
<
,
и
,
тоесть
<
.
Т(непр интеграла с пер верх пределом) Если f R[a;b],то F(x) С[a;b]
Опр.
Функция F(x)
называется первообразной функции f(x)
на [a;b].
Если заданы ф-ции f(x)
и F(x)
(F(x)
непрерывна на [a;b])
и
,
.
Т(О
существовании первообразной): Пусть f
С[a;b],
тогда для этой ф-ции на [a,b]
первообразная
F(x)=
и причём
Д-во.
Возьмём произвол. т.
f непр в т.х. По пред. Теореме имеем
,
т.е. ф-ция F
явл. первообр. для f.
Т(Формула
Ньютона-Лейбница): Пусть f
С[a;b],
и Ф(х) какая либо первообр ф-ции f
, тогда справед формула Ньютона-Лейбница
=
Доказательство.
Т.к. f(x)
– непрерывна всюду кроме конечного
числа точек и ограничена, то она
интегрируема. Пусть
(x)
– одна из обобщенных первообразных,
обозначим через F(x)=
,
тогда
(x)-F(x)
c,
тогда
(a)-F(a)=c,
(a)=c;
=F(b),
(b)-F(b)=c;
=
(b)-c=
(b)-
(a).
Краткая запись
=
(x)
.
Формула Ньютона-Лейбница верна, когда
a
b,
=
-
=-(
(a)-
(b))=
(b)-
(a).
Дифференцируемость функций нескольких переменных (частные производные и дифференциалы функций многих переменных; необходимые условия дифференцируемости функций многих переменных; достаточные условия дифференцируемости).
Опр: Приращением (полным) функции f в т-ке х0 наз величину
Опр1: Ф-ия f
наз диффер-ой в т-ке
,
если
,
где
(*)
, причем это рав-во должно выполн-я h
: x(0)+hU(x(0)).
Опр2: Ф-ия f
наз диффер-ой в т-ке
,
если
,
где =*
В 1 и 2 опр. O()=0 при =0.
Опр3: Ф-ия f наз диффер-ой в т-ке , если
,
где k(h)0
при h0,
k=1,n,
k(0)=0.
Опр: Если
конечн
,
то его наз частной производной ф-ции f
в т-ке x(0)
по переем-ой x1
и обозн-ют
Аналог-но опред-я остальные производные по остальным переменным.
Т. (необх.усл. в
т-ке) Если f
диф-ма в т-ке x(0),
то она в т-ке x(0)
имеет все частные производные (конечные),
причем
.
Д-во: Т.к. ф-ия f
диф-ема в т-ке x(0)
то
Где
.
Рассмотр вектор h=(h1,0,0,…,0)Rn.
Тогда предыдущее выражение запишется
в виде
отсюда
.
Т.о. док-ли
,
аналог-но док-ся другие рав-ва.
В случае диф-ти
ф-ции диф-л ф-ции запишется в виде
.
Часто вместо h1,…,hn пишут x1,…,xn, или dx1,…,dxn.
Т (дост усл диф в т-ке) пусть ф-ция u=f(x1,x2,…,xn)=f(x) имеет частные производные по всем аргументам в окрестности U(x(0)), причем эти частные производные непрерывны в т-ке x(0), тогда ф-ия f будет диф-ема в т-ке x(0).
Д-во:
провед-м для ф-ции 2-х перем-ых. Рассмотр
u=f(x,y)
и т-ку (x0,y0),
в кот-ой ф-ция u
имеет произв-ые
и они непрерыв в (x0,y0).
Рассмотр приращение ф-ии
Выражение I1
можно рассмат-ть как приращение ф-ции
f(x0,y0+y)
по переем-ой x.
В силу теоремы Логранжа на отрезке
[x0,x0+x]
,
0<1<1.
Аналог-но выражение I2
можно рассматр как приращ-ие ф-ции
f(x0,y0)
по переем-ой y
на [y0,y0+y]
по той же теореме
0<2<1.
Т.к. производные
непрерывны в т-ке (x0,y0),
то
Тогда аналог-но
тогда
приращение
,
где
и по опр3 ф-ия f
диф-ема в т-ке.
