Матрицы и определители Аналитическая геометрия Функции нескольких переменных Уравнения в полных дифференциалах. Алгебра матриц Найти интеграл Вычислить несобственный интеграл Площадь плоской криволинейной трапеции

Задачи типового расчета по математике. Решение курсовой, контрольной, самостоятельной работы

ЗАДАНИЕ 9. Найти массу пластинки

():  ,

Плотность массы пластинки 

РЕШЕНИЕ.

 Область () – это часть эллиптического кольца (на рис.78 область () заштрихована). Массу плоской области можно вычислить по формуле

.

Подставляя заданную плотность  в двойной интеграл, для массы получим

.

Рис.78

 Очевидно, что область  () не является ни -, ни - трапецией; при вычислении двойного интеграла в декартовой системе координат область () пришлось бы разбить на три области. Как для областей, заключенных между концентрическими окружностями с центром в начале координат “родной” является полярная система координат, так и для эллиптических колец “своей “ является эллиптическая система координат (обобщенная полярная система координат)

.

Выбор  обусловлен соображениями удобства при вычислении интегралов. Положим для заданной области :

.

Якобиан преобразования вычисляется по формуле .

Совершим преобразование области  (): уравнение эллипса  перейдет в , т.е.   эллипс преобразуется в

окружность радиуса 1; эллипс  переходит в окружность ; прямая   в луч , прямая   в луч  (действительно,  и ). Запишем двойной интеграл в обобщенной полярной системе координат:

.

В данном случае повторный интеграл есть произведение двух определенных интегралов, так как внутренний интеграл по  есть скаляр. Вычислим их:

;

.

Таким образом, .

Ответ. Масса пластинки равна 1.

Формула Стокса доказана.

Векторная запись формулы Стокса. Вспомним, что , где - направляющие косинусы к выбранной стороне.

При этом правая часть формулы Стокса принимает вид или . Итак, в сделанных выше предположениях теорема Стокса выглядит так: .

15.Скалярное и векторное поле. Определение и основные свойства градиента, дивергенции, ротора, потока и циркуляции векторного поля

Скалярное и векторное поле.

Определение.Скалярное поле на области (Курс лекций математического анализа) представляет собой произвольную функцию , определенную на .

Поверхности уровня скалярного поля – это множества решений уравнения при заданных значениях C.

Пример. На географической карте линии уровня (двумерный аналог поверхности уровня) показывают точки, лежащие на одной высоте. Аналогичные примеры – изотермы, изобары и т.д.

Векторное полена области (или ) – это вектор, координаты которого Курс лекций математического анализаявляются функциями, определенными на .


Метод интегрирования по частям