Файл: Математический анализ в примерах и задачах.pdf

Добавлен: 15.02.2019

Просмотров: 8949

Скачиваний: 108

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

 
 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Основой  математической  подготовки  инженера  является  об-

щий  курс  высшей  математики.  Опыт  показывает,  что  успешному 
усвоению этого курса, помимо работы с учебниками и конспектами 
лекций,  способствует  использование  различного  рода  вспомога-
тельных изданий – справочников и методических справочных посо-
бий,  отражающих  объем  и  структуру  материала,  изучаемого  в  кон-
кретном вузе. 

Настоящее  учебное  пособие  состоит  из  трех  частей.  Предла-

гаемая  читателю  вторая  часть  пособия  по  курсу  математического 
анализа  разработана  на  кафедре  инженерной  математики  НГТУ  и 
включает  в  себя  главы  с  девятой  по  четырнадцатую.  Она  содержит 
767 задач по разделам: предел и непрерывность, дифференциальное 
и  интегральное  исчисление  функций  нескольких  действительных 
переменных, их приложения к задачам геометрии и механики; диф-
ференциальные уравнения, ряды. 

Пособие  имеет  следующую  структуру:  каждый  параграф  со-

держит  формулировки  основных  определений  и  теорем;  задачи  и 
упражнения  с  подробными  решениями;  набор  задач  и  упражнений 
для  самостоятельного  решения  с  ответами.  Такая  структура  книги 
делает  ее  удобной  для  самостоятельного  овладения  предметом  при 
минимальной помощи  со  стороны преподавателя. Начало разобран-
ных  задач  обозначено  символом 

,  а  завершение  решения  задач  – 

символом 

.  В  некоторых  случаях  для  наиболее  употребительных 

определений и теорем дается вторая (краткая) их запись с помощью 
кванторов и  логических  символов. В конце  каждой книги приведен 
список литературы, использованной авторами при подготовке мате-
риала и предлагаемой студентам для изучения данного раздела. 

Настоящее пособие может быть использовано студентами всех 

факультетов НГТУ и других технических вузов, а также преподава-
телями при подготовке и проведении практических занятий. 

Приведенное  количество  задач  не  только  удовлетворит  по-

требности  студентов  в  практическом  закреплении  знаний  по  соот-
ветствующему разделу курса, но и даст возможность преподавателю 
разнообразить  выбор  задач  в  зависимости  от  уровня  подготовки 
студентов.  Ряд  предлагаемых  задач  и  упражнений  может  быть  ис-
пользован преподавателем для проведения контрольных работ. 

Для наглядности часть задач иллюстрируется рисунками. 


background image

 
 
 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
 

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .................................................................... 5 

ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................................................... 7 

 

Глава 9 . Функции нескольких переменных

 .................................... 8 

 9.1. Основные понятия, определения ................................................ 8 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 10 

 9.2. Предел функции ........................................................................ 10 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 12 

 9.3. Непрерывность функции .......................................................... 13 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 14 

 

9.4. Частные производные и дифференцируемость  

        функции ..................................................................................... 14 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 15 

 9.5. 

Дифференцируемость функции.  Дифференциал  

         функции .................................................................................... 16 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 18 

 9.6. Дифференцирование сложных и неявных функций ................ 19 

9.6.1.

 

Сложные функции одной и нескольких переменных

 

 ............ 19 

9.6.2.

 

Неявные функции одной и нескольких независимых  

            переменных

 ....................................................................... 21 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 22 

9.7. 

Приложения частных производных и дифференциала ............ 23 

9.7.1. Приложение дифференциала к приближенным  

          вычислениям

 ....................................................................... 23 

9.7.2. Касательная поверхность и нормаль к поверхности

 ............... 23 

 


background image

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

204 

9.7.3. Экстремум функции двух переменных

.................................. 24 

9.7.4. Наибольшее и наименьшее значения функции двух 

          переменных в замкнутой области

 ......................................... 25 

9.7.5. Формула Тейлора для функции 2-х переменных

 .................... 26 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 28 

Ответы к задачам главы 9 ..................................................... 29 

 

Глава 10.  Обыкновенные дифференциальные уравнения

 ........ 33 

10.1. Основные понятия и определения ........................................... 33 

10.2. Дифференциальные уравнения первого порядка .................... 33 

10.3. Уравнения первого порядка в нормальной или  диф- 

         ференциальной формах, решаемые в квадратурах ................. 36 

 10.3.1. Уравнения с разделяющимися переменными

 ...................... 36 

 10.3.2. Однородные дифференциальные уравнения  

             и приводящиеся к ним

 ....................................................... 38 

10.3.3. Линейные уравнения первого порядка.

  

          

Уравнение Бернулли

 .......................................................... 41 

10.3.4. Уравнения в полных дифференциалах.  

            Интегрирующий множитель

 ............................................... 44 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 48 

 10.4. Геометрические и физические задачи, приводящие  

          к решению дифференциальных уравнений первого  

          порядка ....................................................................................... 50 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 52 

 10.5. Дифференциальные уравнения высших порядков ................... 55 

  10.5.1. Основные понятия и определения. Задача Коши

 .................. 55 

  10.5.2. Интегрируемость в квадратурах

 .......................................... 57 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 61 

10.6. Линейные уравнения высших порядков

 ............................. 62 

  10.6.1. Введение

 ............................................................................ 62 

  10.6.2. Линейные уравнения  n-го порядка с постоянными   

            коэффициентами

................................................................ 68 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 74 

 


background image

 

 

205 

10.7. Системы обыкновенных дифференциальных  

         уравнений

 ................................................................................. 78 

   10.7.1. Основные понятия. Связь с дифференциальными   

            уравнениями  n-го порядка

 ................................................ 78 

  10.7.2. Методы интегрирования нормальных систем

 ....................... 83 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 87 

10.8. Линейные системы дифференциальных уравнений ......... 89 

  10.8.1. Введение

 ............................................................................ 89 

  10.8.2. Линейные системы с постоянными коэффициентами

 ........... 90 

Задачи для самостоятельного решения ................................ 95 

Ответы к задачам главы 10 ................................................... 97 

 

Глава  11. Ряды .................................................................................... 107

 

  11.1. Числовые ряды. Основные понятия .................................... 107 

  11.2. Необходимый признак сходимости ряда ............................. 107 

  11.3. Линейные операции над числовыми рядами.  

            Простейшие свойства числовых рядов

 .............................. 108 

  11.4. Знакоположительные ряды .................................................. 108 

  11.5. Знакочередующиеся ряды .................................................... 113 

  11.6. Знакопеременные ряды ........................................................ 113 

   Задачи для самостоятельного решения ........................... 115 

   Ответы к задачам главы 11 .............................................. 118 

 

Глава 12. Функциональные ряды .................................................. 119 

12.1. Функциональные ряды. Основные понятия .......................... 119 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 120 

12.2. Равномерная сходимость функциональных рядов ................ 121 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 122 

12.3. Свойства равномерно сходящихся  функциональных  

         рядов ....................................................................................... 122 

12.4. Степенные ряды. Свойства степенных рядов ....................... 123 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 125 

 


background image

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

206 

 

12.5. Ряды Тейлора и Маклорена. Разложение функций  

         в ряд Тейлора и Маклорена ................................................... 125 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 129 

12.6. Приложения степенных рядов ............................................... 130 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 133 

 Ответы к задачам главы 12 ................................................ 134 

 

Глава 13. Ряды Фурье. Интеграл Фурье ...................................... 137 

13.1. Ортогональные системы функций. Основная  

         тригонометрическая система функций (ОТС) ...................... 137 

13.2. Ряд Фурье по ортогональной системе функций .................... 138 
13.3. Тригонометрические ряды Фурье.......................................... 138 

  Задачи для самостоятельного решения ............................ 142 

13.4. Интеграл Фурье. Преобразования Фурье .............................. 143 

  Задачи для самостоятельного решения ............................ 147 

 Ответы к задачам главы 13 ................................................ 148 

 

Глава 14. Кратные, криволинейные, поверхностные 

                  интегралы .......................................................................... 151 

14.1. Определение кратного интеграла.  

         Определение двойного и тройного интегралов

.................... 151 

14.2. Двойные интегралы................................................................ 152 

 14.2.1. Области на плоскости

 ..................................................... 152 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 154 

 14.2.2. Повторный интеграл

 ....................................................... 154 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 155 

 14.2.3.  Вычисление двойного интеграла в декартовых   

              координатах

................................................................... 156 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 158 

 14.2.4.  Замена переменных в двойном интеграле

 ........................ 159 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 163