Интегралы и дифференциальные уравнения лекции

Интегралы и дифференциальные уравнения лекции

pdf Лекция 1 . Первообразная и ее свойства. Неопределенный интеграл, его свойства, связь с дифференциалом. Таблица основных неопределенных интегралов.

pdf Лекция 2 . Интегрирование подстановкой и заменой переменной. Интегрирование по частям. Интегрирование выражений, содержащих квадратный трехчлен.

pdf Лекция 3 . Рациональные дроби. Разложение правильной рациональной дроби на сумму простейших (без д-ва). Интегрирование простейших дробей. Интегрирование правильных и неправильных рациональных дробей.

pdf Лекция 4 . Интегрирование выражений, рационально зависимых от тригонометрических функций. Интегрирование иррациональных функций. Примеры интегралов, не выражающихся через элементарные функции.

pdf Лекции 5-6 . Определенный интеграл как предел интегральных сумм. Теорема об интегрируемости кусочнонепрерывной функции (без д-ва). Геометрическая интерпретация определенного интеграла. Основные свойства определенного интеграла. Теоремы об оценке и о среднем значении.

pdf Лекция 7 . Определенный интеграл с переменным верхним пределом и теорема о его производной. Формула Ньютона-Лейбница. Вычисление определенных интегралов подстановкой и по частям. Интегрирование периодических функций, интегрирование четных и нечетных функций на отрезке, симметричном относительно начала координат.

Модуль 2 — «Приложения определенного интеграла»

pdf Лекция 8 . Несобственные интегралы по бесконечному промежутку (1-го рода). Несобственные интегралы от неограниченных функций на отрезке (2-го рода). Признаки сходимости несобственных интегралов. Абсолютная и условная сходимости. Несобственные интегралы с несколькими особенностями.

pdf Лекции 9-10 . Признаки сходимости несобственных интегралов. Абсолютная и условная сходимости. Несобственные интегралы с несколькими особенностями.

pdf Лекция 11 . Вычисление площадей плоских фигур, ограниченных кривыми, заданными в декартовых координатах, параметрическии и в полярных координатах.

pdf Лекции 12-13 . Вычисление объемов тел по площадям поперечных сечений и объемов тел вращения. Вычисление длины дуги и площади поверхности вращения. Метод Симпсона приближенного вычисления определенного интеграла.

Модуль 3 — «ОДУ первого порядка»

pdf Лекция 14 . Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям. Дифференциальное уравнение первого порядка, его решения. Частные и общие решения. Интегральные кривые. Понятие частной производной функции нескольких переменных. Задача Коши для дифференциального уравнения первого порядка. Теорема Коши о существовании решения дифференциального уравнения.

pdf Лекция 15 . Решение дифференциальных уравнений первого порядка: с разделяющимися переменными, однородных, линейных, Бернулли.

pdf Лекция 16 . Геометрическая интерпретация дифференциального уравнения первого порядка. Изоклины. Геометрическое решение дифференциальных уравнений с помощью изоклин. Особые точки и особые решения дифференциального уравнения первого порядка.

pdf Лекция 17 . Дифференциальные уравнения n-го порядка. Частные и общие решения. Задача Коши и ее геометрическая интерпретация (n=2). Теорема Коши о существовании и единственности решения дифференциального уравнения (без док-ва). Краевая задача. Понижение порядка некоторых типов дифференциальных уравнений n-го порядка.

Модуль 4 — «ОДУ высших порядков»

pdf Лекции 18-19 . Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка, однородные и неоднородные. Теорема существования и единственности решения. Дифференциальный оператор L[y], его свойства. Линейное пространство решений однородного линейного дифференциального уравнения. Линейная зависимость и независимость системы функций на промежутке. Определитель Вронского (вронскиан). Теорема о вронскиане системы линейно независимых решений однородного линейного дифференциального уравнения. Теорема о структуре общего решения однородного линейного дифференциального уравнения. Размерность пространства решений однородного линейного дифференциального уравнения. Фундаментальная система решений однородного линейного дифференциального уравнения. Формула Остроградского-Лиувилля и ее следствия. Понижение порядка однородного линейного уравнения (при известном частном решении).

pdf Лекции 20-21 . Линейные однородные уравнения с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение линейного однородного дифференциального уравнения. Построение общего решения по корням характеристического уравнения (вывод для n=2). Линейные неоднородные дифференциальные уравнения. Структура общего решения линейного неоднородного дифференциального уравнения. Теорема о наложении частных решений. Метод Лагранжа вариации постоянных (вывод для n=2). Структура частного решения линейного неоднородного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами и правой частью специального вида.

pdf Лекция 22 . Нормальные системы дифференциальных уравнений. Автономные системы дифференциальных уравнений. Фазовое пространство и фазовые траектории. Задача и теорема Коши. Частные и общее решения. Сведение дифференциального уравнения высшего порядка к нормальной системе дифференциальных уравнений первого порядка. Сведение нормальной системы к дифференциальному уравнению высшего порядка (вывод для n=2). Первые интегралы системы. Понижение порядка системы дифференциальных уравнений при помощи первых интегралов. Интегрируемые комбинации. Симметрическая форма записи нормальной автономной системы дифференциальных уравнений.

pdf Лекция 23 . Системы линейных дифференциальных уравнений первого порядка. Определитель Вронского. Фундаментальная система решений. Формула Остроградского-Лиувилля. Теоремы о структуре общего решения однородной и неоднородной систем линейных дифференциальных уравнений. Метод вариации произвольных постоянных.

pdf Лекция 24 . Однородные системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение системы. Построение общего решения по корням характеристического уравнения (вывод только для случая действительных и различных корней).

Интегралы и дифференциальные уравнения (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4

Интегралы и дифференциальные уравнения

▼ Основная и дополнительная литература

Основная литература

Дополнительная литература

Методические пособия

Модуль 1. Интегральное исчисление.

Лекция 1. Первообразная и ее свойства. Неопределенный интеграл, его свойства, связь с дифференциалом. Таблица основных неопределенных интегралов. Примеры интегралов, не выражающихся через элементарные функции.

ОЛ-1, § 1.1–1.4; ДЛ-1, гл. X, § 1–3, § 16; ДЛ-3, гл. 5, § 5.1–5.2.

Лекция 2. Интегрирование подстановкой и заменой переменного. Интегрирование по частям. Рациональные дроби. Разложение правильной рациональной дроби в сумму простейших (без док-ва). Интегрирование простейших дробей.

ОЛ-1, § 1.1–1.6; § 2.1–2.4; ДЛ-1, гл. X, § 4–9; ДЛ-3, гл. 5, § 5.2-5.6.

Лекция 3. Определенный интеграл как предел интегральных сумм. Теорема об интегрируемости кусочно-непрерывных функций (без док-ва). Геометрическая интерпретация определенного интеграла. Основные свойства определенного интеграла. Теоремы об оценке и о среднем значении.

ОЛ-1, § 6.1–6.2, 6.5–6.8; ДЛ-1, гл. XI, § 1–3; ДЛ-3, гл.6, § 6.1–6.2.

Лекция 4. Определенный интеграл с переменным верхним пределом, теорема о его производной. Формула Ньютона — Лейбница. Вычисление определенных интегралов

подстановкой и по частям. Интегрирование периодических функций, интегрирование четных и нечетных функций на отрезке, симметричном относительно начала координат.

ОЛ-1, § 6.9–6.10; ДЛ-1, гл. XI, § 4–6; ДЛ-3, гл.6, § 6.3–6.4.

Лекции 5–6. Несобственные интегралы по бесконечному промежутку (I-го рода). Несобственные интегралы от неограниченных функций на отрезке (II-го рода). Признаки сходимости несобственных интегралов. Абсолютная и условная сходимости. Несобственные интегралы с несколькими особенностями.

ОЛ-1, § 7.1–7.6, 7.8; ДЛ-1, гл. XI, § 7; ДЛ-3, гл. 6, § 6.8–6.11.

Лекции 7–8. Вычисление площадей плоских фигур, ограниченных кривыми, заданными в декартовых координатах, параметрически и в полярных координатах. Вычисление объемов тел по площадям поперечных сечений и объемов тел вращения. Вычисление длины дуги кривой и площади поверхности вращения.

ОЛ-1, § 9.1–9.5; ДЛ-1, гл. XII, § 1- 6; ДЛ-3, гл. 7, § 7.1–7.5.

Модуль 2. Дифференциальные уравнения

Лекция 9. Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям. Обыкновенные дифференциальные уравнения (ОДУ) первого порядка, его решения. Частное и общее решения. Интегральные кривые. Задача Коши для ОДУ первого порядка. Теорема Коши о существовании и единственности решения ОДУ (без вывода). Геометрическая интерпретация ОДУ первого порядка. Изоклины. Геометрическое решение ОДУ с помощью изоклин.

ОЛ-2, § 1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4; ДЛ-2, гл. ХШ, § 1–5; ДЛ-4, гл. 1, § 1.1, 1.2, 1.4.

Лекция 10. ОДУ n-го порядка. Частное и общее решения. Задача Коши для ОДУ n-го порядка и ее геометрическая интерпретация (при ). Теорема Коши о существовании и единственности решения ОДУ (без док-ва). Краевая задача. Понижение порядка некоторых типов ОДУ n-го порядка.

ОЛ-2, § 4.4, 11.1, 11.2; ДЛ-2, гл. XIII, § 17–18; ДЛ-4 гл.1, § 1.11, 1.13, 1.14.

Лекции 11–12. Линейные дифференциальные уравнения (ЛДУ) n-го порядка, уравнения однородные и неоднородные. Теорема о существовании и единственности решения. Дифференциальный оператор , его свойства. Линейное пространство решений однородного ЛДУ. Линейно зависимые и независимые системы функций на отрезке. Определитель Вронского (вронскиан). Теорема о вронскиане системы линейно зависимых функций. Теорема о вронскиане системы линейно независимых решений однородного ЛДУ. Теорема о структуре общего решения однородного ЛДУ. Размерность пространства решений и фундаментальная система решений однородного ЛДУ. Формула Остроградского — Лиувилля и ее следствия. Понижение порядка однородного ЛДУ при известном частном решении.

ОЛ-2, § 6.1–6.3; ДЛ-2, гл. XIII, § 20; ДЛ-4, гл.1, § 1.15.

Лекции 13–14. Однородные ЛДУ с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение однородного ЛДУ. Построение общего решения по корням характеристического уравнения (вывод для ). Неоднородные ЛДУ, структура их общего решения. Теорема о наложении частных решений. Метод Лагранжа вариации

постоянных (вывод для ). Нахождение частного решения неоднородного ЛДУ с постоянными коэффициентами и правой частью специального вида.

ОЛ-2, § 6.2, 6.4–6.6; ДЛ-2, гл. XIII, § 21–25; ДЛ-4, гл.1, § 1.16–1.18.

Лекция15. Нормальные системы ОДУ. Задача и теорема Коши для системы ОДУ. Частное и общее решения системы ОДУ. Сведение ОДУ высшего порядка к нормальной системе ОДУ первого порядка и сведение нормальной системы ОДУ первого порядка к ОДУ высшего порядка (вывод для ). Первые интегралы системы. Понижение порядка системы ОДУ при помощи первых интегралов. Интегрируемые комбинации. Симметричная форма записи нормальной автономной системы ОДУ.

ОЛ-2, § 4.1, 4.2, 6.1, 8.1–8.4; ДЛ-2, гл. XIII, § 29; ДЛ-4, гл.1, § 1.19, 1.22.

Лекции 16-17. Системы линейных ОДУ первого порядка. Определитель Вронского. Фундаментальная система решений. Формула Остроградского — Лиувилля. Теоремы о структуре общего решения однородной и неоднородной систем линейных ОДУ первого порядка. Метод вариации постоянных. Однородные системы линейных ОДУ с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение системы. Построение общего решения по корням характеристического уравнения (вывод только для случая действительных и различных корней).

ОЛ-2, § 5.1–5.7; ДЛ-2, гл. XIII, § 30; ДЛ-4; гл. 1, § 1.20-22.

▼ Упражнения

Модуль 1. Интегральное исчисление.

Занятие 1. Непосредственное интегрирование по таблице. Интегрирование методом подстановки.

Ауд.: ОЛ-3, гл.6, §1: 6.15, 6.23, 6.24, 6.27, 6.29, 6.35, 6.37, 6.40, 6.42, 6.43, 6.44, 6.48 6.52, 6.53, 6.56, 6.60, 6.62, 6.65, 6.74, 6.79, 6.83, 6.89, 6.95, 6.98, 6.100, 6.102, 6.107 или