Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Предел функции Интегрирование Двойной интеграл Уравнения в полных дифференциалах. Найти объем тела Вычислить криволинейный интеграл Вычислить расходимость (дивергенцию) и вихрь (ротор)

Решение задач типового расчета по математике

Понятие дифференциала. Геометрический смысл дифференциала. Инвариантность формы первого дифференциала.

Рассмотрим функцию y = f(x), дифференцируемую в данной точке x. Приращение D y ее представимо в виде
D y = f'(x)D x +a (D x) D x,
где первое слагаемое линейно относительно D x, а второе является в точке D x = 0 бесконечно малой функцией более высокого порядка, чем D x. Если f'(x) 0, то первое слагаемое представляет собой главную часть приращения D y. Эта главная часть приращения является линейной функцией аргумента D x и называется дифференциалом функции y = f(x). Если f'(x) = 0, то дифференциал функции по определению считается равным нулю.

ЗАДАНИЕ 16. Вычислить расходимость (дивергенцию) и вихрь (ротор) в произвольной точке , а также найти уравнения векторных линий поля градиентов скалярного поля .

РЕШЕНИЕ.

1. По заданному скалярному полю   построим поле его градиентов

.

Дивергенция (расходимость) векторного поля  в декартовой системе координат вычисляется по формуле

и для поля  получим

.

Метод подстановки (замена переменной интегрирования)

Убедимся, что  (т.е. что поле градиентов – безвихревое поле);   вычисляется как символический определитель третьего порядка

  .

Для поля градиентов

2. Уравнение векторных линий поля  определяется системой дифференциальных уравнений, которая в симметрической форме имеет вид

.

Запишем эту систему для заданного поля :

.

Ответ.  .


Производные и дифференциалы высших порядков

Предположим, что функция f'(x) является дифференцируемой в некоторой точке x интервала (a,b), то есть имеет в этой точке производную. Тогда данную производную называют второй произвоьдной и обозначают f(2)(x), f''(x) или y(2), y''(x). Аналогично можно ввести понятие второй , третьей и т. д. производных. По индукции можно ввести понятие n- ой производной: y(n) = (y(n-1))'. Функцию, имеющую на некотором множестве конечную производную порядка n, называют n раз дифференцируемой на этом множестве. Методика нахождения производных высших порядков предполагает умение находить производные первого порядка, о чем говорит формула
Двойной интеграл в полярных координатах Математика решение задач