Материал: Основы высшей математики. Алейников С.М., Горяйнов В.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

x

z

= 0 и

x

+

z

= 0 .

a

c

a

c

 

 

 

 

Таким образом, конус второго порядка имеет вид, изображенный на рис. 1.52.

Конус второго порядка симметричен относительно трех плоскостей и центра симметрии. Для конуса, имеющего каноническое уравнение (1.56), этими плоскостями являются xOy , xOz , yOz , а центр симметрии – точка

O(0;0;0).

При a = b получим круговой конус

x2 + y2 z2 = 0 , a2 c2

в сечениях которого плоскостями z = h будут окружности.

Цилиндрические поверхности

Цилиндрической поверхностью или цилиндром называется поверх-

ность, образованная движением прямой L, которая перемещается в пространстве параллельно самой себе и пересекая каждый раз некоторую кривую

K (рис. 1.53). При этом кривая K называется направляющей цилиндра, а прямая

L – его образующей.

Рассмотрим такие цилиндрические поверхности, направляющие которых лежат в одной из координатных плоскостей, а образующие параллельны координатной оси, перпендикулярной этой плоскости. Уравнениями этих цилинд-

ров являются уравнения их направляющих.

L

К

Рис. 1.53. Цилиндрическая поверхность

61

Так, если направляющая K лежит в плоскости xOy , а образующая L параллельна оси Oz , то уравнение цилиндра, в общем случае, записывается в виде

F (x; y) = 0 .

Если направляющая K лежит в плоскости xOz , а образующая L параллельна оси Oy , то уравнение цилиндра следующее

F (x; z)= 0 .

Если же направляющая K лежит в плоскости yOz , а образующая L параллельна оси Ox , то уравнением цилиндрической поверхности будет являться

F (y; z)= 0 .

Название цилиндра определяется названием направляющей.

Если направляющей служит эллипс в плоскости xOy

 

x2

+

y2

=1

,

(1.57)

 

a2

b2

 

 

 

 

 

то соответствующая цилиндрическая поверхность называется эллиптическим цилиндром (рис. 1.54), который описывается уравнением (1.57).

Частным случаем (при a = b ) эллиптического цилиндра является круговой цилиндр. Его уравнением является

x2 + y2 = R2 ,

где R = a .

Если направляющей служит гипербола

 

x2

y2

=1

,

(1.58)

 

a2

b2

 

 

 

 

 

то цилиндрическая поверхность называется гиперболическим цилиндром (рис. 1.55). Он описывается уравнением (1.58).

62

Если направляющая – парабола в плоскости xOy

y2 = 2 px

,

(1.59)

то соответствующая цилиндрическая поверхность называется параболическим цилиндром (рис. 1.56) и уравнение (1.59) описывает этот цилиндр.

Рис. 1.54.

Рис. 1.55.

Рис. 1.56.

Гиперболический

Параболический

Эллиптический

цилиндр

цилиндр

цилиндр

 

 

63

2.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ

2.1.Определение производной. Таблица производных

Рассмотрим функцию y = f (x) и некоторую точку x = x0 внутри области

определения функции.

Производной функции y = f (x) в точке x = x0 называется предел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x0 )= lim

f

(x0 + x)f (x0 )

= lim

y

,

(2.1)

 

 

x

 

x0

x

 

x0

 

 

где x – приращение аргумента, а

y = f (x0 +

x) f (x0 )

– приращение функ-

ции в точке x = x0 .

 

 

 

 

 

 

Пример 2.1. Найти производную функции y = x2 , используя определение производной.

Решение. Аргументу х дадим приращение x . Тогда функция y = x2 получит приращение

y = f (x + x) f (x) = (x + x)2 x2 = x2 + 2x x +( x)2 x2 = 2x x +( x)2 .

Найдем предел отношения

y

 

 

 

 

 

x

 

 

y(x)= (x2 )= lim

y

= lim

2x x + (

x)2

= lim (2x + x)= 2x .

x0

x

x0

x

 

x0

Аналогичную операцию по нахождению производной на основании определения можно произвести со всеми элементарными функциями. Производные основных элементарных функций приведем в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Функция

Производная

 

 

 

1

y = const

y′ = 0

 

Степенная

функция и ее частные случаи

2

y = xn ,

y′ = nxn1

 

где n – любое число

 

3

y = x

y′ =1

64

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 2.1

Функция

 

 

Производная

y = x

 

 

 

y

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2 x

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

y = x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= − x2

 

 

 

 

Показательная

 

функция и ее частный случай

y = ax

 

 

y′ = ax ln a ,

 

 

где

ln a = loge a

 

 

натуральный логарифм;

 

 

e 2,72– число Эйлера

y = ex

 

 

 

 

 

 

 

y′ = ex

Логарифмическая

 

функция и ее частный случай

y = loga x

 

 

y′ =

1

 

 

 

 

 

 

y = ln x

 

 

 

 

xln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′ = x

Тригонометрические функции

y =sin x

 

 

 

y′ = cos x

y = cos x

 

 

y′ = −sin x

y = tg x

 

 

y

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

y = ctg x

 

 

 

= cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −sin2 x

 

 

 

 

 

Обратные

 

тригонометрические функции

y = arcsin x

 

 

y′ =

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = arccos x

 

 

 

 

 

 

 

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′ = −

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = arctg x

 

 

 

 

 

 

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

=

1

 

 

 

 

 

 

y = arcctg x

 

 

 

1+ x2

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −1+ x2

 

 

 

 

 

2.2. Правила дифференцирования

Если функция y = f (x) имеет производную в точке x = x0 , то функция

65

Источник: https://studfile.net/preview/16565699/