Реферат по предмету "Математика"


Вычисление интеграла по поверхности

Содержание
1)Поверхностныйинтеграл второго рода
2)Вычисление интегралапо поверхности
3)ТеоремаОстроградского-Гаусса
4)Дивергенция
Литература
интегралтеорема доказательство

Интеграл по поверхности
Поверхность будемрассматривать/>
1. какобраз замкнутой области /> при непрерывном отображении /> 
2. Отображениеможно задать в векторном виде /> в каждой точке гладкойповерхности />
3. Для/> существуетнормаль /> ,перпендикулярный к касательным /> кривым /> в точке />. Следовательно /> равен векторномупроизведению касательных к /> векторов:
 /> 
 /> , />
 />
поверхность />
/> —
направление касательныхпрямых к /> и/> в т./>к поверхности />
/>
/>
/>.
Направляющие косинусынормали /> кповерхности />
/>
Задание векторного поляхарактеризует задание вектор функции:
/>
Примеры векторныхполей:
/> — поле скоростей текущейжидкости или газа.
 - гравитационное поле
 -электростатистическое поле.
Если в какой то области/>, заполненной жидкостью (илигазом), текущей с некоторой скоростью />, к каждой точке /> можно поставить всоответствие векторное поле />, то получим векторное полескоростей текущей жидкости.
Поверхностный интегралвторого рода.
Определение интеграла поповерхности.
Вычисление.
Дано: /> -область ограниченная поверхностью />
/> 
Дано: /> — поверхность/>
 />
-векторное полескоростей текущей жидкости или газа через поверхность /> в направлении нормали />.
Функции /> — непрерывны в области /> сграницей />.
Т/н: поток жидкости (или газа) через поверхность /> в направлении />.
Решение.
1. Поверхность/>разобьем на /> произвольных частей.
 />
2. Выберемпо точке />
 />
3. Вычислим/>скоростьтечения жидкости в точке />
4. Определим/>, где />-скалярноепроизведение
 /> -единичная нормаль кповерхности /> в точке /> 
 /> — вектор в точке />.
5. Составим/>
6. Найдем/>
Механический смыслинтеграла по поверхности
/>
/>
/>
/> —
объем цилиндра соснованием /> ивысотой />.
Если />-скоростьтечения жидкости, то /> равно количеству жидкости илигаза протекающий через поверхность /> за единицу времени в направлениинормали />.
/> — общее количествожидкости или газа протекающей через поверхность /> в положительном направлениинормали /> равен потоку векторного поля /> черезповерхность /> внаправлении нормали />.
Вычисление интеграла поповерхности
Пусть нормаль />:
/>
/>
/>
Заметим, что
 /> 

/>
 Действительно, /> как углы совзаимно перпендикулярными сторонами. Следовательно />, />-угол между касательной плоскостьюк /> и егопроекцией на плоскость />
Следовательно />
/>
Вычисление интеграла поповерхности.
1. />
 />
/>

Аналогично
/>
/>
Пример 1.
Найти поток вектора /> через частьповерхности параболоида
/> в направлениивнутренней нормали.
/> 
/>
 />-проектируется на /> с двух сторон и/> образуетс осью Ох углы /> (острый и тупой ) />
/>
Аналогично
/>
 />
Пример 2. Вычислить />, где />-сфера />, нормаль />внешняя.
/>
Пример 3. Найти потоквектора /> черезчасть сферы /> в направлении внешней нормали

/> 
/>
Пример 4. /> />
/> />
Пример 5. />
/>
/>
ТеоремаОстроградского-Гаусса.
Дивергенция.
/>

/>-поток вектора черезповерхность /> внаправлении /> заединицу времени есть разность между количеством жидкости вытекающей из области /> и количествомжидкости втекающей в область />.
1. />. Следовательно изобласти /> жидкостивытекает столько же сколько втекает.
2. />жидкости или газа вытекаетбольше, внутри /> существует источник.
3. /> жидкости или газавтекает больше чем вытекает, внутри /> существует сток.
Чтобы оценить мощностьисточников и стоков внутри /> нам необходима теоремаОстроградского-Гаусса.
/> 
Если />-непрерывна вместе счастными производными в области /> то:
 />

Поток изнутри /> равенсуммарной мощности источников и стоков в области /> 
 за единицу времени.
 Величина потокавектора через замкнутую поверхность />:
 /> является глобальнойхарактеристикой векторного поля в области /> и очень приблизительно позволяетсудить о наличии источников и стоков в области />.
· Потокпредставляет собой избыток жидкости протекающей в сторону положительной нормали/>, а неабсолютное количество жидкости прошедшей через /> независимо от направлениятечения. В связи с этим удобно ввести локальную характеристику распределениястоков и источников. Такой характеристикой является дивергенция (плотностьпотока в точке):
Дивергенция:
 Определение:/>/> — /> стягивается в точку.
Определение:Дивергенцией векторного поля /> в точке /> называется предел отношенияпотока векторного поля через поверхность /> к объему />, ограниченному этой поверхностью,при условии что поверхность /> стягивается в точке />.
Дивергенцияхарактеризует отнесенную к единице объема мощность потока векторного поля /> исходящего източки />,т.е. мощность источника и стока /> находящегося в точке />.
/>— средняя объемнаямощность потока />.
/>-существует источник вточке />.
/> — существует сток вточке />
Теорема 2. />
Доказательство: />
/>
/> ч.т.д.
Пример 1. />. Найти потоквектора /> черезвсю поверхность тела />, /> в направлении внешней нормали.
Решение:
1./>
2. /> 

Литература
1.  Ефимов А.В. Математический анализ(специальные разделы). – М. Высшая школа, 1980
2.  Ильин В.А., Садовничий В.А., СендовБ.Х. Математический анализ, I,II ч. М. Издательство МГУ, 1987
3.  Шилов Г.Е. Математический анализфункции нескольких вещественных переменных. ч. 1 – 2, М., Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1972.
4.  Сборник задач по математике длявтузов. Специальные разделы математического анализа I,II ч. М. Наука 1981.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.