Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych

Podobne dokumenty
Elementy geometrii w przestrzeni R 3

Rozwi zanie równania ró»niczkowego metod operatorow (zastosowanie transformaty Laplace'a).

Wykªad 4. Funkcje wielu zmiennych.

r = x x2 2 + x2 3.

Wektory w przestrzeni

Zadania z z matematyki dla studentów gospodarki przestrzennej UŠ. Marek Majewski Aktualizacja: 31 pa¹dziernika 2006

Funkcje wielu zmiennych

Graka komputerowa Wykªad 3 Geometria pªaszczyzny

2. L(a u) = al( u) dla dowolnych u U i a R. Uwaga 1. Warunki 1., 2. mo»na zast pi jednym warunkiem: L(a u + b v) = al( u) + bl( v)

Wykłady z Matematyki stosowanej w inżynierii środowiska, II sem. 2. CAŁKA PODWÓJNA Całka podwójna po prostokącie

Arkusz 4. Elementy geometrii analitycznej w przestrzeni

Rachunek różniczkowy i całkowy w przestrzeniach R n

Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych

Całki podwójne. Definicja całki podwójnej. Jacek Kłopotowski. 25 maja Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej

Ekstremalnie fajne równania

Funkcje wielu zmiennych

Całka podwójna po prostokącie

Elementy geometrii analitycznej w przestrzeni

Równania ró»niczkowe I rz du (RRIR) Twierdzenie Picarda. Anna D browska. WFTiMS. 23 marca 2010

Wykłady z Matematyki stosowanej w inżynierii środowiska, II sem. 3. CAŁKA POTRÓJNA

CAŠKA NIEOZNACZONA. Politechnika Lubelska. Z.Šagodowski. 18 lutego 2016

Funkcje wielu zmiennych

Arkusz maturalny. Šukasz Dawidowski. 25 kwietnia 2016r. Powtórki maturalne

Zbiory i odwzorowania

Krzywe i powierzchnie stopnia drugiego

Wektor. Uporz dkowany ukªad liczb (najcz ±ciej: dwóch - na pªaszczy¹nie, trzech - w przestrzeni 3D).

Liczby zespolone Pochodna Caªka nieoznaczona i oznaczona Podstawowe wielko±ci zyczne. Repetytorium z matematyki

Wykªad 8. Pochodna kierunkowa.

Informacje pomocnicze:

Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Stereometria (geometria przestrzenna)

Zadanie 1. (0-1 pkt) Liczba 30 to p% liczby 80, zatem A) p = 44,(4)% B) p > 44,(4)% C) p = 43,(4)% D) p < 43,(4)% C) 5 3 A) B) C) D)

1 Przypomnienie wiadomo±ci ze szkoªy ±redniej. Rozwi zywanie prostych równa«i nierówno±ci

Wykªad 7. Ekstrema lokalne funkcji dwóch zmiennych.

Matematyka 2 (Wydziaª Architektury) Lista 1: Funkcje dwóch zmiennych

Przeksztaªcenia liniowe

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

Całki podwójne. Małgorzata Wyrwas. Katedra Matematyki Wydział Informatyki Politechnika Białostocka

Pochodna funkcji jednej zmiennej

1. Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: 2. Narysuj zbiory punktów na pªaszczy¹nie:

Kurs z matematyki - zadania

Materiaªy do Repetytorium z matematyki

1 Ró»niczka drugiego rz du i ekstrema

ANALIZA MATEMATYCZNA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ

Analiza Matematyczna MAT1317

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Ekstrema funkcji wielu zmiennych, twierdzenia o funkcji odwrotnej i funkcji uwikªanej

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Rachunek ró»niczkowy funkcji wielu zmiennych

Ksztaªt orbity planety: I prawo Keplera

ZADANIA OTWARTE KRÓTKIEJ ODPOWIEDZI

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

AM II /2019 (gr. 2 i 3) zadania przygotowawcze do I kolokwium

WBiA Architektura i Urbanistyka. 1. Wykonaj dziaªania na macierzach: Które z iloczynów: A 2 B, AB 2, BA 2, B 2 3, B = 1 2 0

Liniowe równania ró»niczkowe n tego rz du o staªych wspóªczynnikach

Geometria. Šukasz Dawidowski. 25 kwietnia 2016r. Powtórki maturalne

gdzie wektory α i tworz baz ortonormaln przestrzeni E n

det A := a 11, ( 1) 1+j a 1j det A 1j, a 11 a 12 a 21 a 22 Wn. 1 (Wyznacznik macierzy stopnia 2:). = a 11a 22 a 33 +a 12 a 23 a 31 +a 13 a 21 a 32

Arkusz maturalny treningowy nr 7. W zadaniach 1. do 20. wybierz i zaznacz na karcie odpowiedzi poprawną odpowiedź.

Określenie całki oznaczonej na półprostej

Funkcja rzeczywista zmiennej rzeczywistej. Pochodna (szkic wykªadu)

Niektóre zastosowania całki krzywoliniowej niezorientowanej 1.Długość l łuku zwykłego gładkiego Γ

sin x 1+cos 2x. 3. Znajd¹ okres podstawowy funkcji: 6) f(x) = cos(4πx + 2), 8) f(x) = cos 2 x, 9) f(x) = tg πx 4) f 1 ([1, 9]), 5) f ([ 1, 1]),

I Rok LOGISTYKI: wykªad 2 Pochodna funkcji. iloraz ró»nicowy x y x

ZADANIA ZAMKNI TE. W zadaniach od 1. do 20. wybierz i zaznacz na karcie odpowiedzi jedn poprawn odpowied.

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

Zadania z PM II A. Strojnowski str. 1. Zadania przygotowawcze z Podstaw Matematyki seria 2

Spis tre±ci. Plan. 1 Pochodna cz stkowa. 1.1 Denicja Przykªady Wªasno±ci Pochodne wy»szych rz dów... 3

Macierze i Wyznaczniki

Relacj binarn okre±lon w zbiorze X nazywamy podzbiór ϱ X X.

*** Teoria popytu konsumenta *** I. Pole preferencji konsumenta 1. Przestrze«towarów 2. Relacja preferencji konsumenta 3. Optymalny koszyk towarów

istnienie elementu neutralnego dodawania (zera): 0 K a K a + 0 = a, istnienie elementu neutralnego mno»enia (jedynki): 1 K a K a 1 = a,

Ukªady równa«liniowych

Liczby zespolone. dr Krzysztof yjewski Mechatronika; S-I 0.in». 6 pa¹dziernika Oznaczenia. B dziemy u»ywali nast puj cych oznacze«:

Informacje pomocnicze

Funkcje jednej zmiennej. Granica, ci gªo±. (szkic wykªadu)

2 Liczby rzeczywiste - cz. 2

Całka potrójna. Całka potrójna po prostopadłoscianie. f (x i, y i, z i ) x i y i z i. (1)

Czy funkcja zadana wzorem f(x) = ex e x. 1 + e. = lim. e x + e x lim. lim. 2 dla x = 1 f(x) dla x (0, 1) e e 1 dla x = 1

Spis tre±ci. 1 Gradient. 1.1 Pochodna pola skalarnego. Plan

RACHUNEK CAŁKOWY FUNKCJI DWÓCH ZMIENNYCH

1 Poj cia pomocnicze. Przykªad 1. A A d

1 0 Je»eli wybierzemy baz A = ((1, 1), (2, 1)) to M(f) A A =. 0 2 Daje to znacznie lepszy opis endomorzmu f.

1 Trochoidalny selektor elektronów

Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1

Co i czym mo»na skonstruowa

Macierze. 1 Podstawowe denicje. 2 Rodzaje macierzy. Denicja

ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA ZESTAW NR 2 POZIOM ROZSZERZONY. S x 3x y. 1.5 Podanie odpowiedzi: Poszukiwane liczby to : 2, 6, 5.

1 a + b 1 = 1 a + 1 b 1. (a + b 1)(a + b ab) = ab, (a + b)(a + b ab 1) = 0, (a + b)[a(1 b) + (b 1)] = 0,

Podstawy matematyki dla informatyków

Matematyka dla studentów kierunku Projetowanie Architektury Wn trz i Otoczenia. Jolanta Rosiak

Macierze i Wyznaczniki

Dynamika Bryªy Sztywnej

MATERIAŁY DIAGNOSTYCZNE Z MATEMATYKI

Kinematyka 2/15. Andrzej Kapanowski ufkapano/ Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagiello«ski, Kraków. A. Kapanowski Kinematyka

a) f : R R R: f(x, y) = x 2 y 2 ; f(x, y) = 3xy; f(x, y) = max(xy, xy); b) g : R 2 R 2 R: g((x 1, y 1 ), (x 2, y 2 )) = 2x 1 y 1 x 2 y 2 ;

Funkcje dwóch i trzech zmiennych

Funkcje, wielomiany. Informacje pomocnicze

Metody dowodzenia twierdze«

1 Granice funkcji wielu zmiennych.

AB = x a + yb y a + zb z a 1

Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI Zastosowanie eliptycznych równa«ró»niczkowych

Transkrypt:

Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych I. Malinowska, Z. Šagodowski Politechnika Lubelska 8 czerwca 2015

Caªka iterowana podwójna Denicja Je»eli funkcja f jest ci gªa na prostok cie P = {(x, y) : a x b, c y d} to oraz P P f (x, y)dxdy = f (x, y)dxdy = b a d c [ d c [ b a ] f (x, y)dy dx ] f (x, y)dx dy Caªki wyst puj ce po prawych stronach powy»szych równo±ci nazywamy caªkami iterowanymi

Caªka iterowana z funkcji jednorodnej Twierdzenie Je»eli f jest funkcj postaci f (x, y) = g(x)h(y) gdzie funkcje g i h s caªkowalne odpowiednio na przedziaªach < a, b > i < c, d > to <a,b> <c,d> ( b f (x, y)dxdy = a ) ( d ) g(x)dx f (y)dy. c

Denicja caªki podwójnej po dowolnym obszarze ograniczonym. Denicja Niech f b dzie okre±lona i ograniczona na obszarze ograniczonym D R 2 oraz niech P b dzie dowolnym prostok tem, takim»e D P. Okre±lmy funkcj { f f (x, y), (x, y) D (x, y) = 0, (x, y) P\D Niech funkcja f b dzie caªkowalna na prostok cie P. Caªk z funkcji f po obszrze D okreslamy nast puj cym wzorem: f (x, y)dxdy = f (x, y)dxdy D P

Denicja obszaru normalnego Denicja Obszar domkni ty D = {(x, y) : a x b, ϕ(x) y ψ(x)} gdzie funkcje ϕ(x) i ψ(x) s ci gªe na przedziale < a, b > nazywamy obszarem normalnym wzgl dem OX. Obszar domkni ty D = {(x, y) : c y d, α(y) x β(y)} gdzie funkcje α(y) i β(y) s ci gªe na przedziale < c, d > nazywamy obszarem normalnym wzgl dem OY.

Caªka podwójna po obszarze normalnym Twierdzenie Je»eli funkcja f jest ci gªa w obszarze domkni tym D = {(x, y) : a x b, ϕ(x) y ψ(x)} normalnym wzgl dem Ox, to [ b ] ψ(x) f (x, y)dxdy = f (x, y)dy dx D a ϕ(x) Je»eli funkcja f jest ci gªa w obszarze domkni tym D = {(x, y) : c y d, α(y) x β(y)} normalnym wzgl dem Oy, to [ d ] β(y) f (x, y)dxdy = f (x, y)dx dy I. Malinowska, Z. Šagodowski c Rachunek α(y) caªkowy funkcji wielu zmiennych

Denicja obszaru regularnego, caªka po obszarze regularnym Denicja Je»eli obszar D jest sum sko«czonej ilo±ci obszarów normalnych wzgl dem OX lub OY o rozª cznych wn trzach to obszar D nazywamy obszarem regularnym. Twierdzenie Je»eli D jest obszarem regularnym D = D 1 D 2... D n, a D 1, D 2,.., D n s obszarami normalnymi wzgl dem OX lub OY o rozª cznych wn trzach to dowolna funkcja f ci gªa w obszarze D jest caªkowalna oraz f (x, y)dxdy = f (x, y)dxdy +... + f (x, y)dxdy. D D 1 D n

Przeksztaªcenie obszaru Denicja Niech i D b d obszarami odpowiednio na pªaszczyznach Ouv i Oxy. Przeksztaªceniem obszaru w obszra D nazywamy funkcj T : D okre±lon wzorem (x, y) = T (u, v) = (φ(u, v), ψ(u, v)), gdzie (u, v). Obrazem zbioru przy przeksztaªceniu T nazywamy zbiór T ( ) = {(x, y) : x = φ(u, v), y = ψ(u, v), (u, v) }.

Wªasno±ci przeksztaªce«przeksztaªcenie T nazywamy: ci gªym - je»eli funkcje φ i ψ sa ci gªe na obszarze Ró»nowarto±ciowym - je»eli ró»nym punktom obszaru odpowiadaj ró»ne punkty jego obrazu D.

Twierdzenie Niech { x = φ(u, v) przeksztaªcenie T : odwzorowuje y = ψ(u, v) ró»nowarto±ciowo wn trze obszaru regularnego na wn trze obszaru regularnego D funkcje φ i ψ maj ci gªe pochodne cz stkowe rz du pierwszego na pewnym zbiorze otwartym zawieraj cym obszar funkcja f jest ci gªa na obszarze D jakobian przeksztaªcenia tj. J T = det jest ró»ny od zera wewn trz obszaru. Wtedy D f (x, y)dxdy = φ u ψ u φ (u, v) ψ (u, v) v v f (φ(u, v), ψ(u, v)) J T dudv. (u, v) (u, v)

Ukªad biegunowy Poªo»enie punktu P na pªaszczy¹nie mo»na opisa par liczb (ϕ, ϱ), gdzie: ϕ oznacza miar kata mi dzy dodatni cz ±ci osi Ox a promieniem wodz cym punktu P, 0 ϕ 2π ϱ oznacza odlegªo± punktu P od pocz tku ukªadu wspóªrz dnych, 0 ϱ < Par liczb (ϕ, ϱ), nazywamy wspóªrz dnymi biegunowymi punktu pªaszczyzny. Wspóªrz dne kartezja«skie (x, y) punktu pªaszczyzny dane we wspóªrz dnych { biegunowych (ϕ, ϱ) okre±lone s wzorami: x = ϱ cos ϕ B : y = ϱ sin ϕ Jest to tzw przeksztaªcenie biegunowe.

Zamiana zmiennych na wspóªrz dne biegunowe Twierdzenie Niech Wtedy obszar we wspóªrz dnych biegunowych b dzie regularny funkcja f b dzie ci gªa na obszarze D, który jest obrazem zbioru przy przeksztaªceniu biegunowym: D = B( ) f (x, y)dxdy = f (ϱ cos ϕ, ϱ sin ϕ) ϱdϱdϕ. D Uwaga Wspóªrz dne biegunowe stosujemy wtedy gdy obszar caªkowania jest ograniczony ªukami okr gu o ±rodku w pocz tku ukªadu oraz odcinkami prostych przechodz cymi przez pocz tek ukªadu

Zastosowanie caªki podwójnej w geometrii Pole obszaru regularnego D R 2 wyra»a si wzorem D = dxdy Obj to± bryªy poªo»onej nad obszarem regularnym D R 2 i ograniczonej z doªu i z góry odpowiednio wykresami (powierzchniami) funkcji ci gªych z = f (x, y) i z = g(x, y) wyra»a si wzorem V = [g(x, y) f (x, y)]dxdy D D

Zastosowanie caªki podwójnej w geometrii Pole pªata Σ, który jest wykresem funkcji z = f (x, y) gdzie (x, y) D wyra»a si wzorem: Σ = D 1 + ( ) f 2 ( ) f 2 + dxdy x y Funkcja f ma ci gªe pochodne cz stkowe pierwszego rz du na obszarze regularnym D.

Caªka iterowana potrójna Denicja Je»eli funkcja f jest ci gªa na prostopadªo±cianie P = {(x, y, z) : a x b, c y d, e z f } to P f (x, y, z)dxdydz = b a [ d [ f c e ] ] f (x, y, z)dz dy dx, kolejno± caªkowania po prostopadªo±cianie mo»e by dowolna, np. P f (x, y, z)dxdydz = f e [ d [ b c a ] ] f (x, y, z)dx dy dz, Caªki wyst puj ce po prawych stronach powy»szych równo±ci nazywamy caªkami iterowanymi

Caªka potrójna na dowolnym obszarze ograniczonym. Denicja Niech f b dzie okre±lona i ograniczona na obszarze ograniczonym G R 3 oraz niech P b dzie dowolnym prostopadªo±cianem, takim»e G P. Okre±lmy funkcj { f f (x, y, z), (x, y, z) G (x, y, z) = 0, (x, y, z) P\G Niech funkcja f b dzie caªkowalna na prostopadªo±cianie P. Caªk z funkcji f po obszrze G okre±lamy nast puj cym wzorem: f (x, y, z)dxdydz = f (x, y, z)dxdydz G P

Caªka potrójna po obszarze normalnym Twierdzenie Je»eli funkcja f jest ci gªa w obszarze domkni tym G = {(x, y, z) : (x, y) D, h(x, y) z g(x, y)}, gdzie obszar D R 2 jest normalnym wzgl dem Ox lub Oy, to [ ] g(x,y) f (x, y, z)dxdydz = f (x, y, z)dz dxdy. G D h(x,y)

Wspóªrz dne sferyczne Poªo»enie punktu P w R 3 mo»na jednoznacznie okre±li trójk liczb (ϱ, ϕ, θ) gdzie: ϱ oznacza odlegªo± punktu P od pocz tku ukªadu wspóªrz dnych, 0 ϱ < ϕ oznacza miar k ta mi dzy rzutem prostok tnym wektora wodz cego na pªaszczyzn XOY a dodatni cz ±ci osi OX, 0 ϕ 2π θ oznacza miar kata mi dzy rzutem promienia wodz cego na pªaszczyzn XOY a promieniem wodz cym, π 2 θ π 2 Trójk liczb (ϱ, ϕ, θ) nazywamy wspóªrz dnymi sferycznymi w R 3. Wspóªrz dne kartezja«skie (x, y, z) punktu w R 3 dane we wspóªrz dnych sferycznych (ϱ, ϕ, θ) okre±lone s wzorami: x = ϱ cos θ cos ϕ B : y = ϱ cos θ sin ϕ z = ϱ sin θ Jest to tzw przeksztaªcenie I. Malinowska, Z. Šagodowski biegunowe Rachunek S. caªkowy funkcji wielu zmiennych

Zamiana zmiennych na wspóªrz dne sferyczne Twierdzenie Niech obszar we wspóªrz dnych sferycznych b dzie regularny funkcja f b dzie ci gªa na obszarze G, który jest obrazem zbioru przy przeksztaªceniu biegunowym: G = S( ) Wtedy G f (x, y, z)dxdydz = f (ϱ cos θ cos ϕ, ϱ cos θ sin ϕ, ϱ sin θ) ϱ 2 cos θdϱdϕdθ. Gdzie ϱ 2 cos θ jest moduªem jakobianu J S przeksztaªcenia S.