- •Определенный интеграл. Интегральная сумма. Верхняя и нижняя интегральные суммы. Их свойства.
- •Ограниченность интегрируемых функций.
- •Критерий интегрируемости ограниченной на отрезке функции.
- •Теорема об интегрируемости монотонной и непрерывной на отрезке функции.
- •5. Основные свойства определенного интеграла.
- •Формула среднего значения для определенного интеграла.
- •7. Интеграл с переменным верхним пределом. Его непрерывность и дифференцируемость.
- •10. Применение определенного интеграла (площадь плоской фигуры, длина дуги кривой, объем тела вращения).
- •11. Понятие числового ряда и его сумма. Критерий Коши сходимости ряда. Необходимое условие сходимости.
- •8. Формула Ньютона – Лейбница для определенного интеграла.
- •9. Вычисление определенного интеграла по частям и заменой переменной.
- •12. Признаки Даламбера и Коши сходимости рядов с неотрицательными членами.
- •13. Интегральный признак Коши сходимости числового ряда.
- •14. Знакопеременные числовые ряды. Абсолютная и условная сходимость. Знакочередующиеся ряды. Признак Лейбница.
- •15. Функциональный ряд. Сумма ряда. Определение равномерной сходимости функционального ряда.
- •16. Признак Вейерштрассе равномерной сходимости.
- •18. Степенной ряд. Теорема Абеля.
- •19. Радиус сходимости степенного ряда. Формула Коши-Адамара для радиуса сходимости степенного ряда.
- •21. Функции многих переменных. Понятие n-мерного евклидова пространства. Множество точек евклидова пространства. Последовательность точек и ее предел. Определение функции нескольких переменных.
- •22. Предел функции нескольких переменных. Непрерывность функции. Частные производные.
- •23. Определение дифференцируемой функции нескольких переменных и ее дифференциала. Производные и дифференциалы высших порядков.
- •24. Формула Тейлора для функции многих переменных. Экстремум функции нескольких переменных. Необходимое условие экстремума. Достаточное условие экстремума.
- •25. Двойной интеграл и его свойства. Сведения двойного интеграла к повторному.
- •26. Тройной интеграл, сведение его к повторному.
- •27. Замена переменных в двойном интеграле. Пример случай полярных координат.
- •28. Замена переменных в тройном интеграле. Цилиндрические и сферические координаты.
- •29. Вычисление площади гладкой поверхности, заданной параметрически и в явном виде.
- •30(1). Определение криволинейных интегралов первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •30(2). Определение криволинейных интегралов первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •31. Формула Грина. Условия независимости криволинейного интеграла от пути интегрирования.
- •32(1). Поверхностные интегралы первого и второго рода, их основные свойства и вычисления.
- •32(2). Поверхностные интегралы первого и второго рода, их основные свойства и вычисления.
- •33. Теорема Гаусса-Остроградского, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •34. Формула Стокса, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •35. Скалярное и векторное поля. Градиент, дивергенция, ротор. Потенциальное и соленоидальное поля. Скалярное поле, векторное поле
- •Градиент скалярного поля. Дивергенция и ротор векторного поля
- •36. Оператор Гамильтона (набла), его применение (примеры).
- •38. Интегрирование оду первого порядка с разделяющимися переменными и однородных.
- •39. Интегрирование линейных оду первого порядка и уравнения Бернулли.
- •40. Интегрирование оду первого порядка в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель.
- •Метод введения параметра.
- •42. Уравнения n-го порядка с постоянными коэффициентами. Характеристические уравнения. Фундаментальная система решений (фср) однородного уравнения, общее решение неоднородного уравнения.
- •43. Система линейных дифференциальных уравнений первого порядка. Фср однородной системы. Общее решение однородной и неоднородной системы.
34. Формула Стокса, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
Стокса
формула, формула
преобразования криволинейного интеграла
по замкнутому контуру L в
поверхностный интеграл по поверхности S,
ограниченной контуром L. Стокса
формула имеет
вид:
,
причём
направление обхода контура L должно
быть согласовано с ориентацией
поверхности S. В векторной форме Стокса
формула приобретает
вид:
,
где а
= Pi + Qj + Rk,
dr — элемент
контура L,
ds — элемент
поверхности S, n —
единичный вектор внешней нормали к
этой поверхности. Физический смыслСтокса
формула состоит
в том, что циркуляция векторного
поля по контуру L равна
потоку вихря поля
через поверхность S.
35. Скалярное и векторное поля. Градиент, дивергенция, ротор. Потенциальное и соленоидальное поля. Скалярное поле, векторное поле
Определение 1: Если в каждой точке M(x,y,z) некоторой области V пространства (или плоскости) определена скалярная функция u = u(M), то говорят, что в области V заданоскалярное поле u = u(M) = u(x,y,z).
Примерами скалярных
полей являются:
поле температуры T внутри тела, поле
потенциала
электрического
заряда, поле плотности тела и т.д.
Определение 2: Если в каждой точке M(x,y,z) некоторой области V пространства (или плоскости) определен вектор
то
говорят , что в области V задано векторное
поле
.
Примерами векторных
полей являются:
поле скоростей
текущей
жидкости, поле электрической
напряженности
,
поле магнитной напряженности
и
т.д.
Градиент скалярного поля. Дивергенция и ротор векторного поля
Важнейшими характеристиками скалярных и векторных полей являются градиент (grad)скалярного поля, дивергенция(div) и ротор(rot) векторного поля.
Определение
3: Градиентом дифференцируемого
скалярного поля u(M)=u(x,y,z) называется
вектор
Т.е. сумма частных производных умноженных на соответствующие единичные вектора.
Определение
4: Дивергенцией (или
расходимостью) дифференцируемого
векторного поля
называется
скаляр
Определение 5: Ротором (или вихрем) дифференцируемого векторного поля называется вектор, который с помощью символической записи удобно представить в виде векторного произведения
Операторы grad, div,rot называются основными операторами теории поля.
В
качестве примеров использования
операторов градиента
скалярного поля, дивергенции иротора
векторного поля приведем
формулу связи напряженности
и
потенциала
электростатического
поля:
и
систему уравнений Максвелла для
стационарного электромагнитного поля:
1)
2)
3)
4)
Векторное
поле
-
потенциальное,
если
Функция u называется
потенциалом векторного поля
.
Поле
потенциально
в односвязной области тогда и только
тогда, когда
или
Потенциал
в этом случае можно найти, например, по
формуле
Соленоидальное векторное поле
Векторное
поле
называется
соленоидальным, если
36. Оператор Гамильтона (набла), его применение (примеры).
Опера́тор
на́бла (оператор
Гамильтона) — векторный дифференциальный
оператор,
обозначаемый символом
(набла)
(в Юникоде U+2207,
∇).
Для трёхмерного евклидова пространства
в прямоугольных декартовых
координатах[1]оператор
набла определяется следующим образом:
,
Если
умножить вектор
на
скаляр
,
то получится вектор
,
который представляет собой градиент функции .
Если
вектор
скалярно
умножить на
вектор
,
получится скаляр
,
то есть дивергенция вектора .
Если умножить на векторно, то получится ротор вектора :
Так как существуют различные способы перемножения векторов и скаляров, с помощью оператора набла можно записать различные виды дифференцирования. Комбинирование скалярных и векторных произведений даёт 7 различных вариантов производных второго порядка:
Основные понятия, относящиеся к обыкновенным дифференциальным уравнениям (ОДУ) первого порядка: общее и частное решения, общий интеграл, интегральная кривая. Задача Коши, ее геометрический смысл.
14.1 Определение обыкновенного дифференциального уравнения (ОДУ) и его решения. Обыкновенным дифференциальным уравнением называется уравнение, связывающее между собой значения независимой переменной x, неизвестной функции y = f(x) и её производных (или дифференциалов):
|
(1) |
(все
три переменные x, y, F -
действительны).
Опр. Порядком уравнения
называется максимальный порядок n входящей
в него производной (или
дифференциала).
Пример: y(4) – y + x =
0 - уравнение четвёртого
порядка.
Опр. Частным
решением уравнения
(1) на интервале (a, b) (конечном
или бесконечном) называется любая n раз
дифференцируемая функция
,
удовлетворяющая этому уравнению, т.е.
обращающая уравнение на этом интервале
в тождество.
Любое уравнение
порядка
имеет
множество частных решений (частным
решением приведённого уравнения
является и функция y(x)
= sin(x)
+ x).
Процедуру решения дифференциального
уравнения часто называют интегрированием
уравнения, при этом интегрировать
приходится в общем случае ровно n раз,
и при каждом интегрировании в решение
входит очередная произвольная
постоянная.
Опр.
Общим решением (общим интегралом)
уравнения (1)
называется такое соотношение
|
(2) |
||
что:
1. Любое решение (2) |
(3) |
||
и получать общее решение в форме ; |
(4) |
||
решённой относительно неизвестной функции. 14.2. ОДУ первого порядка.
14.2.1.Как
следует из определения 14.1.1,
обыкновенным дифференциальным
уравнением первого порядка называется
уравнение
|
(5) |
||
где x -
независимая переменная, y(x) -
неизвестная функция. В форме, разрешённой
относительно производной, уравнение
первого порядка записывается так:
|
(6) |
||
Если
пользоваться другим обозначением
производной, то можно записать (6) как
|
(7) |
||
Общее
решение (общий интеграл) уравнения
при n =
1 имеет вид
или
.
