Файл: Математический анализ в примерах и задачах.pdf

Добавлен: 15.02.2019

Просмотров: 8948

Скачиваний: 108

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

 

 

207 

 

14.3. Тройные интегралы ................................................................ 164 

  14.3.1.  Области в пространстве

 ................................................. 164 

  Задачи для самостоятельного решения ............................ 166 

  14.3.2.  Вычисление тройного интеграла в декартовых 

               координатах

 .................................................................. 166 

  Задачи для самостоятельного решения ............................ 168 

  14.3.3.  Замена переменных в тройном интеграле

 ....................... 169 

  Задачи для самостоятельного решения ............................ 173 

14.4. Некоторые приложения двойных и тройных интегралов ..... 174 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 176 

14.5. Криволинейные интегралы .................................................... 177 

 14.5.1. Криволинейные интегралы первого рода (КИ-1)

 ............... 177 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 180 

 14.5.2 Криволинейные интегралы 2-го рода (КИ-2)

 ..................... 182 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 185 

14.6. Поверхностные интегралы..................................................... 187 

 14.6.1. Двусторонние поверхности и их ориентация

 .................... 187 

 14.6.2. Поверхностный интеграл первого рода (ПИ-1)

 ................. 188 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 192 

 14.6.3. Поверхностные интегралы второго рода (ПИ-2)

 ............... 193 

 Задачи для самостоятельного решения ............................. 197 

Ответы к задачам главы 14 ................................................. 198 

 

Библиографический список ................................................................ 202 

 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

208 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УЧЕБНОЕ  ИЗДАНИЕ 

 
 

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В ПРИМЕРАХ И ЗАДАЧАХ 

 

Часть  2 

 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Редактор  И. Л. Кескевич 

Технический редактор  Н.В. Гаврилова 

 

Художник А. В. Волошина 

Компьютерная верстка  С. Н. Кондратенко 

 
 
 
 

Лицензия  ИД № 04303 от 20.03.01 

 

Подписано в печать 17.06.2007 г. 

Формат 70 

 108/16. Бумага офсетная. 

Уч.-изд. л. 11,75. Печ. л. 12,5.  Тираж  1000  экз. Заказ  №  

 
 
 

Отпечатано в  типографии ООО «Сибвузиздат».  

630099, г. Новосибирск, ул. Каменская, 52

 

 

 


background image

 
 
 
 
 
 
 
                              Г Л А В А  9 
 
ФУНКЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ 
 

9.1.   ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ 

 

1

.

2

3

{( , )} (

{( , , )})

R

x y

R

x y z

  –  множество  всех  упорядочен-

ных  пар  чисел  (x,  y)  (троек  чисел  (x,  y,  z)). 

1

2

, ...,

{( ,

)}

n

n

R

x x

x

  – 

множество всех упорядоченных наборов чисел 

, ...,

1

2

( ,

)

n

x

x

x

2

.  Функция  f    n  переменных  сопоставляет  по  определенному 

правилу каждому набору  n чисел 

, ...,

1

2

( ,

)

n

x

x

x

 из области определе-

ния 

n

D

R

 единственное значение u из области значений  E

R

, что 

записывается  в  виде 

:

f D

E

  или 

1

1

( , ...,

), ( , ...,

)

.

n

n

u

f x

x

x

x

D

  

В  дальнейшем  будем  рассматривать  функции  двух  (трех)  перемен-
ных 

( , )

z

f x y

2

( , )

x y

D

R

 

 

3

(

( , , ), ( , , )

)

u

f x y z

x y z

D

R

 

3

.  Если  (x,  y)  (или  (x,  y,  z))  –  декартовы  координаты  точки 

плоскости  Oxy (или пространства Oxyz), то D – часть плоскости или 
вся плоскость (часть пространства или все пространство). 

4

Проколотая 

 – окрестность  точки 

0

0

0

0

1

2

(

,

, ...,

)

n

M x

x

x

(обо-

значается 

0

(

, )

U M

)    множество  всех  точек 

1

2

( ,

, ...,

)

n

M x x

x

,  не 

совпадающих  с  точкой 

0

,  расстояние  до  которых  от  точки 

0

 

меньше 

0

0

(

,

)

M M





.  Так,  проколотая 

  –  окрестность  точки 

0

0

0

0

(

,

,

)

M

x

y

z

 – множество точек M(xy, z), удовлетворяющих усло-

вию 

2

2

2

0

0

0

0

(

)

(

)

(

)

x x

y y

z z

 

 



  –  шар  радиуса 

  без  грани-

цы  с  выколотым  центром 

0

.  (

0

(

, )

U M

  иногда  называют  выколо-

той окрестностью точки 

0

). 

5

.  Назовем  точку  внутренней  точкой  области,  если  она  при-

надлежит этой области вместе со всеми точками какой-нибудь своей 
проколотой окрестности.  

6

. Множество (область) S из 

n

называется  окрестностью точ-

ки M, если M является внутренней точкой  S, т.е. M входит в   вме-
сте со своей проколотой окрестностью. 

 


background image

9.1. Основные понятия, определения 

7

.  Любая  окрестность  граничной  точки  области  содержит 

точки,  принадлежащие  области,  и  точки,  не  принадлежащие  облас-
ти. Сами граничные  точки могут принадлежать области, а могут не 
принадлежать. 

8

. Область называется замкнутой, если она содержит все свои 

граничные точки. 

 

Пример 1. Найти и изобразить область определения функций: 

 а) 

2

2

1

1

z

x

y

 

;       б) 

2

2

2

4

/ ln(1

)

z

x

y

x

y

 

  а)  Функция  определена,  если  x  и  y    удовлетворяют  системе 

неравенств (которую последовательно решаем)

2

2

1

0,

1 0;

x

y

  

 



     

2

2

1,

1;

x

y

 



      

1,

1.

x

y



    Следовательно,  область  определения  –  множество  точек 

( , )

1

1,

1

D

x y

x

y

    

( , )

1

1, 1

x y

x

y

  

 

.  

Область определения изображена на рис. 9.1. 

б) Функция  определена, если x и y  удовлетворяют  системе не-

равенств 

2

2

2

2

2

4

0,

1

0,

1

1.

x

y

x

y

x

y

  



 

   



 Область  определения получается пересече-

нием  множеств: 

2

/ 4

y x

  –  множество  точек  «под»  параболой 

2

/ 4

y x

,  включая  саму  параболу; 

2

2

1

x

y

  –  внутренность  круга 

радиуса 1 с центром в точке  (0; 0)

O

2

2

0

x

y

– вся плоскость Oxy

исключая  точку 

(0; 0)

O

.  Итак, 

2

{( , )

/ 4,

D

x y

y x

 

2

2

1,

x

y

 

(

0) (

0)}

x

y

  (рис.  9.2).  (Пунктирная  линия,  проведенная  рядом 

со  сплошной  линией,  означает,  что  точки  сплошной  линии  не  при-
надлежат области.) 

 

Рис. 9.1 

–1

 

1

   

1

 

–1

 

 0

 

y 

x 

Рис. 9.2 

 1

 

–1

 

–1

 

0

 

y 

x 

 

                            Рис. 9.1                                 Рис. 9.2 


background image

Г л а в а  9.  Функции нескольких переменных 

10 

Задачи для самостоятельного решения 

 
Найти области определения следующих функций: 

1. 

2

2

2

2

1

/

/

z

x

a

y

b

 

.     2. 

2

ln(

4

8)

z

y

x

 

.   

3. 

1 /

1 /

z

x y

x y

 

.  4. 

arcsin((

1) / )

z

y

x

.   

5. 

z

x

y

.    6. 

ctg (

)

z

x y

 

.  

7. 

ln

ln sin

z

x

y

       

8. 

2

2

2

2

2

2

2

2

1 /

,

.

u

R

x

y

z

x

y

z

r

R r

   

 

 

 
 

9.2.    ПРЕДЕЛ ФУНКЦИИ 

 

Пусть функция 

1

2

(

)

( ,

, ...,

)

n

f M

f x x

x

 определена в некоторой 

окрестности   точки 

0

, кроме, может быть, самой точки  

0

1

. Число А называется пределом функции (M) при стремлении 

точки 

1

2

( ,

, ... )

n

M x x

x

  к  точке 

0

0

0

0

1

2

(

,

, ...,

)

n

M x

x

x

  (или,  другими  сло-

вами,  при   

0

,

1, 2, ..., )

i

i

x

x

i

n

,  если  для  любого  сколь  угодно  ма-

лого  положительного  числа 

  найдется  такая  проколотая 

-окрест-

ность  точки 

0

,  что  для  любой  точки  M  из  этой  окрестности  вы-

полняется 

(

)

f M

A

 

 и обозначается 

0

lim

(

)

M

M

f M

A

 (говорят, что 

при 

0

M

M

 функция f стремится к  A вдоль множества D). Этот пре-

дел  не  должен  зависеть  от  способа  («пути»)  стремления  M  к  М

0

.  

Используя логические символы, 

0

lim

(

)

df

M

M

A

f M

0

( ) 0

    

  

0

(

(

, )

M

M U M

 

(

)

)

f M

A

 

.  

Для функции двух переменных (xy)   

0

,

0

0

lim

(

)

lim

( , )

0

( ) 0

df

M

M

x

x

y

y

f M

f x y

A

       

  

( , )

x y

 

2

2

0

0

(0

(

)

(

)

x x

y y

 



 

( , )

)

f x y

A

 

2

.  Функция  f(M)  называется  бесконечно  малой  функцией 

(б.м.ф.) при стремлении точки M к точке M

0

  вдоль D , если  

0

lim

(

) 0

df

M

M

f M

 

0



( ) 0

   

   

0

(

(

, )

M

M U M

 

(

)

)

f M



         3

.  Функция 

(

)

f M называется  бесконечно  большой  при 

0

M

M

  вдоль  области  D,  если  для  любого  сколь  угодно  большого 

числа N существует такое положительное число 

, что для всех точек