Математический анализ Лекции, конспекты, примеры решения задач

Электротехника решение задач
Расчет электротехнических устройств
Проводниковые материалы
Полупроводники
Электропроводность полупроводников
Информатика
Курс лекций по информатике
Физика
Решение задач по физике
Методика решения задач по кинематике
Магнитные цепи
Основы теории электромагнитного поля
Электромагнитные волны
Электродинамика
Искусство
История искусства
Экспрессионизм
Фотоискусство
Скульптура и архитектура
Графика
Инженерная графика
Выполнение графических работ
Оформление чертежей
Построение чертежа в трехмерном
пространстве
Комплексный чертеж
Преобразование комплексного чертежа
Позиционные и метрические задачи
Аксонометрические проекции
Рабочие чертежи
Математика решение задач
Задачи контрольной работы
Функции и их графики
Пределы
Производные
Исследование функций и построение графиков
Векторная алгебра
Аналитическая геометрия
Кривые второго порядка
Матрицы
Математический анализ
Дифференцирование и интегральное исчисление
Методы интегрирования
Примеры решения дифференциальных уравнений
Примеры вычисления интегралов
Вычисление площадей в полярных, параметрических и декартовых координатах
 

Элементы комбинаторики

Бином Ньютона. (полиномиальная формула)

 Бином Ньютона – это формула, выражающая выражение (a + b)n  в виде многочлена. Эта формула имеет вид:

Пример

Элементы математической логики

 Математическая логика – разновидность формальной логики, т.е. науки, которая изучает умозаключения с точки зрения их формального строения.

Конъюнкция Дизъюнкция

Исследовать поведение функции Математика Примеры решения задач

Импликация Эквиваленция

Примеры

Решение: Для решения необходимо знать длину векторов, что нам неизвестно, но даны данные по базису, поэтому перейдем от исходных векторов к базисным, подставим в формулу выражения разложения векторов по базису:

Определение 3. Система п векторов называется базисом пространства Rn, если:

векторы этой системы линейно независимы;

всякий вектор из Rn линейно выражается через векторы данной системы.

3. Разложение вектора по базису

Представление вектора в произвольной базисе

Пусть система векторов

 (12.9)

является базисом, а вектор - линейной комбинацией векторов базиса. Тогда имеет место теорема.

ТЕОРЕМА 2. Разложение любого вектора в базисе, если оно существует, является единственным.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Предположим, что вектор  может быть представлен в виде линейной комбинации векторов (12.9) двумя способами:

 и ,

где наборы чисел  и , среди которых обязательно есть ненулевые значения, не совпадают. Вычитая одно равенство из другого, имеем

Получили, что линейная комбинация векторов системы (12.9), в которой не все коэффициенты равны нулю (в силу несовпадения  и ), равна нулю, т.е. данная система оказалась линейно зависимой, что противоречит условию теоремы. Полученное противоречие доказывает теорему.

Таким образом, в произвольном базисе пространства Rn

 (12.10)

любой вектор этого пространства обязательно представим в виде разложения по базисным векторам:

, (12.11)

Причём это разложение является единственным для данного базиса. Коэффициенты разложения  называются координатами вектора  в базисе (12.10), и этот набор единственный для любого вектора из Rn в данном базисе.

Пусть базисные векторы и вектор  заданы в следующей координатной форме:

 (12.12)

Для нахождения коэффициентов разложения вектора  в данном базисе нужно приравнять соответствующие координаты линейной комбинации векторов базиса и координаты вектора . Выполнение этой процедуры приводит к системе п линейных уравнений относительно п неизвестных координат разложения вектора  в базисе (12.10):

Булевы функции

 Определение. Булевой функцией  f(X1, X2, …, Xn) называется называется произвольная n – местная функция, аргументы и значения которой принадлежат множеству {0, 1}.

Исчисление предикатов

Конечные графы и сети. Основные определения Людвиг Мисс Ван дер Роэ (1886-1969) Один из ведущих архитекторов Германии и США, создатель международного стиля в зодчестве XX в. Людвиг Мис ван дер Роэ родился в Ахене в семье мастера-каменщика. С четырнадцати лет Мис (лишь в 20-х гг. он присоединил к своему имени фамилию матери) начал помогать отцу, затем учился в местном ремесленном училище, работал резчиком по штукатурке, чертёжником-рисовальщиком.

 Определение. Если на плоскости задать конечное множество V точек и конечный набор линий Х, соединяющих некоторые пары из точек V, то полученная совокупность точек и линий будет называться графом.

 При этом элементы множества V называются вершинами графа, а элементы множества Х – ребрами.

 В множестве V могут встречаться одинаковые элементы, ребра, соединяющие одинаковые элементы называются петлями. Одинаковые пары в множестве Х называются кратными (или параллельными) ребрами. Количество одинаковых пар

(v, w) в Х называется кратностью ребра (v, w).

 Множество V и набор Х определяют граф с кратными ребрами – псевдограф.

Матрицы графов

Примеры

Достижимость и связность.

Деревья и циклы

Элементы топологии

Открытые и замкнутые множества

Непрерывные отображения

Топологические произведения

Введение в математический анализ

Числовая последовательность

  Определение. Если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие число хn, то говорят, что задана последовательность x1, х2, …, хn = {xn} 

Определение

Ограниченные и неограниченные последовательности

Монотонные последовательности

Число е

Разложение вектора в ортогональном базисе

Рассмотрим базис пространства Rn, в котором каждый вектор ортогонален остальным векторам базиса:

 (12.13)

Составим разложение произвольного вектора  с неизвестными пока координатами разложения в данном базисе:

 (12.14)

Умножая поочерёдно равенство (12.14) на базисные векторы, получим формулу для вычисления коэффициентов разложения вектора :

 (12.15)

Если все векторы ортогонального базиса имеют единичную длину, то базис называется ортонормированным и координаты разложения (12.15) имеют вид:

Связь натурального и десятичного логарифмов

Предел функции при стремлении аргумента к бесконечности

Основные теоремы о пределах

Бесконечно малые функции

Бесконечно большие функции и их связь с бесконечно малыми

Свойства эквивалентных бесконечно малых

Некоторые замечательные пределы

Пример

Непрерывность функции в точке

Непрерывность некоторых элементарных функций

Точки разрыва и их классификация

Свойства функций, непрерывных на отрезке

Пример

Комплексные числа

Определение. Комплексным числом z называется выражение , где a и b – действительные числа, i – мнимая единица, которая определяется соотношением:

 При этом число a называется действительной частью числа z (a = Re z), а b- мнимой частью (b = Im z).

 Если a =Re z =0, то число z будет чисто мнимым, если b = Im z = 0, то число z будет действительным.

Тригонометрическая форма числа

Возведение в степень

Показательная форма комплексного числа

Разложение многочлена на множители

Пример

Элементы высшей алгебры

Основные понятия теории множеств

Операции над множествами

Пример

Отношения и функции

Алгебраические структуры

Дискретная математика

Элементы комбинаторики

полиномиальная формула

Бином Ньютона.

Математическая логика

Конъюнкция Дизъюнкция

Импликация Эквиваленция

таблицы истинности

Булевая функция

Исчисление предикатов

Определение. Предикатом  P(x1, x2, …, xn) называется функция, переменные которой принимают значения из некоторого множества М, а сама функция принимает два значения: И (истина) и Л (ложь), т.е.

Граф  Определение. Если на плоскости задать конечное множество V точек и конечный набор линий Х, соединяющих некоторые пары из точек V, то полученная совокупность точек и линий будет называться графом.

Матрицы графов  Определение. Матрицей смежности орграфа D называется квадратичная матрица A(D) = [aij] порядка п, у которой

Матрица Пример. Задана симметрическая матрица Q неотрицательных чисел. Нарисовать на плоскости граф G(V, X), имеющий заданную матицу Q своей матрицей смежности. Найти матрицу инциндентности R графа G.

Достижимость и связность  Определение. Вершина w графа D (или орграфа) называется достижимой из вершины v, если либо w=v, либо существует путь из v в w(маршрут, соединяющий v и w).

Деревья и циклы  Определение. Граф G называется деревом, если он является связным и не имеет циклов. Граф G, все компоненты связности которого являются деревьями, называется лесом.

Элементы топологии  Топология изучает понятия непрерывности и близости с абстрактной точки зрения.

 Определение. Окрестностью точки р называется произвольное множество U, содержащее открытый шар (не включая границу) с центром в точке р.

Открытые и замкнутые множества

 Определение. Пусть Е – топологическое пространство, а U – его подмножество. Множество U называется открытым, если оно является окрестностью для любой точки rÎU.

 Определение. Пусть Е – топологическое пространство, а F – его подмножество. Множество F называется замкнутым, если множество E \ F – открыто.

Непрерывные отображения  Определение. Отображение f: E ® F называется непрерывным в точке р, если для любой окрестности V точки f(p) в множестве F существует такая окрестность U точки в множестве Е, что f(U) Ì V. Отображение f называется непрерывным, если оно непрерывно в каждой точке пространства Е.

Топологическое произведение пространств  Определение. Множество E´F, превращенное в топологическое пространство только что описанным способом, называется топологическим произведением пространств E и F.

Уравнение линии на плоскости Как было сказано выше, матричный метод и метод Крамера применимы только к тем системам линейных уравнений, в которых число неизвестных равняется числу уравнений. Далее рассмотрим произвольные системы линейных уравнений.

  Определение. Система m уравнений с n неизвестными в общем виде записывается следующим образом:   , (1) где aij – коэффициенты, а bi – постоянные. Решениями системы являются n чисел, которые при подстановке в систему превращают каждое ее уравнение в тождество.  

Определение. Если система имеет хотя бы одно решение, то она называется совместной. Если система не имеет ни одного решения, то она называется несовместной.    

Определение. Система называется определенной, если она имеет только одно решение и неопределенной, если более одного.

Определение. Для системы линейных уравнений вида (1) матрица А =  называется матрицей системы, а матрица А*=  называется расширенной матрицей системы  

Определение. Если b1, b2, …,bm = 0, то система называется однородной. однородная система всегда совместна.

Уравнение прямой по точке и вектору нормали

Уравнение прямой по точке и направляющему вектору

Нормальное уравнение прямой

Угол между прямыми на плоскости

примеры

Кривые второго порядка.

Гипербола

Определение. Гиперболой называется множество точек плоскости, для которых модуль разности расстояний от двух данных точек, называемых фокусами есть величина постоянная, меньшая расстояния между фокусами

Пример

Парабола

Системы координат

Любая точка на плоскости может быть однозначно определена при помощи различных координатных систем, выбор которых определяется различными факторами. Способ задания начальных условий для решения какой – либо конкретной технической задачи может определить выбор той или иной системы координат. Для удобства проведения вычислений часто предпочтительнее использовать системы координат, отличные от декартовой прямоугольной системы. Кроме того, наглядность представления окончательного ответа зачастую тоже сильно зависит от выбора системы координат. Ниже рассмотрим некоторые наиболее часто используемые системы координат.

Полярная система координат

Уравнение кривой в полярной системе координат

Цилиндрическая и сферическая системы координат

Аналитическая геометрия в пространстве

Параметрическое уравнение прямой

Уравнение прямой в пространстве, проходящей через две точки

 Пример. Найти каноническое уравнение, если прямая задана в виде:

Угол между плоскостями.

Условия параллельности и перпендикулярности прямых в пространстве

Линейное (векторное) пространство

Свойства линейных пространств

Примеры

Матрицы линейных преобразований

Примеры

Условия параллельности и перпендикулярности прямой и плоскости в пространстве

Собственные значения и собственные векторы линейного преобразования

Рассмотрим частный случай.

Пример. Найти характеристические числа и собственные векторы линейного преобразования с матрицей А = .

Пример

Квадратичные формы

Привести к каноническому виду квадратичную форму Ф(х1, х2) = 27.

Используя теорию квадратичных форм, привести к каноническому виду уравнение линии второго порядка.

Линейная алгебра.

Основные определения

Операция умножения матриц

примеры

Определители ( детерминанты)

примеры

Элементарные преобразования

Cвойства обратных матриц

Базисный минор матрицы. Ранг матрицы.

Матричный метод решения систем линейных уравнений

Метод Крамера

примеры

Решение произвольных систем линейных уравнений

Элементарные преобразования систем

Метод Гаусса

Элементы векторной алгебры

Определение

  Определение. Вектором называется направленный отрезок (упорядоченная пара точек). К векторам относится также и нулевой вектор, начало и конец которого совпадают.    

Определение. Длиной (модулем) вектора называется расстояние между началом и концом вектора.  

Определение. Векторы называются коллинеарными, если они расположены на одной или параллельных прямых. Нулевой вектор коллинеарен любому вектору.  

Определение. Векторы называются компланарными, если существует плоскость, которой они параллельны.  Коллинеарные векторы всегда компланарны, но не все компланарные векторы коллинеарны.  

Определение. Векторы называются равными, если они коллинеарны, одинаково направлены и имеют одинаковые модули.   Всякие векторы можно привести к общему началу, т.е. построить векторы, соответственно равные данным и имеющие общее начало. Из определения равенства векторов следует, что любой вектор имеет бесконечно много векторов, равных ему.  

Линейная зависимость векторов

примеры

Линейные операции над векторами в координатах

примеры

Векторное произведение векторов

примеры

Смешанное произведение векторов

Уравнение поверхности в пространстве

Уравнение плоскости по двум точкам и вектору, коллинеарному плоскости

Уравнение плоскости в отрезках

примеры

Аксонометрические проекции 3-x мерных тел