∂ Математика2 курс

Математичний Аналіз 3

Кратні інтеграли, криволінійні та поверхневі інтеграли, теореми Гріна, Стокса і Гауса-Остроградського

65
годин
5
модулів
2
курс
Матаналіз 1–2
передумови

Програма курсу

Модуль 1
Подвійний інтеграл
📚 10 тем⏱ 14 год
  • Означення подвійного інтеграла як границі інтегральних сум
  • Зведення до повторного: ∬f dA = ∫∫f(x,y)dy dx
  • Перетворення порядку інтегрування у повторному інтегралі
  • Заміна змінних у подвійному інтегралі. Якобіан перетворення
  • Полярні координати: dA = r dr dθ
  • Застосування: площа, об'єм, маса, моменти інерції, центр мас
Модуль 2
Потрійний інтеграл
📚 8 тем⏱ 10 год
  • Потрійний інтеграл: означення і обчислення за повторним
  • Циліндричні координати та заміна змінних: dV = r dr dθ dz
  • Сферичні координати: dV = ρ² sinφ dρ dφ dθ
  • Застосування: об'єм тіла, маса, момент інерції
Модуль 3
Криволінійні інтеграли
📚 10 тем⏱ 13 год
  • Криволінійний інтеграл 1-го роду (по дузі): довжина, маса кривої
  • Криволінійний інтеграл 2-го роду (по координатах): робота сили, потік
  • Теорема Гріна: ∮P dx+Q dy = ∬(∂Q/∂x−∂P/∂y)dA
  • Незалежність від шляху. Умови потенційності поля
  • Знаходження потенціалу консервативного поля
Модуль 4
Поверхневі інтеграли
📚 8 тем⏱ 10 год
  • Поверхневий інтеграл 1-го роду: площа поверхні, маса
  • Поверхневий інтеграл 2-го роду: потік векторного поля крізь поверхню
  • Теорема Гауса-Остроградського (дивергенції): ∯F·n dS = ∭div F dV
  • Теорема Стокса: ∮F·dr = ∬(rot F)·n dS
Модуль 5
Векторний аналіз та основи ДРЧ
📚 10 тем⏱ 18 год
  • Оператор набла ∇. Градієнт, дивергенція, ротор у декартових і криволінійних координатах
  • Лапласіан ∆. Рівняння Лапласа та Пуасона
  • Класифікація рівнянь у частинних похідних 2-го порядку
  • Постановка початково-крайових задач (умова Коші, Діріхле, Неймана)

Ключові теореми

Теорема Гріна
∮(P dx+Q dy) = ∬(Qₓ−Pᵧ)dA
Зв'язок контурного інтеграла з подвійним
Теорема Гауса
∯F·dS = ∭div F dV
Потік через замкнену поверхню = інтеграл дивергенції
Теорема Стокса
∮F·dr = ∬(rot F)·dS
Узагальнення теореми Гріна на поверхні
Якобіан заміни
dA = |∂(x,y)/∂(u,v)| du dv
Зміна міри при заміні координат

Ресурси

📘
Демидович — кратні інтеграли
Глави 11–14 з великим набором задач
🎥
MIT 18.02 Multivariable Calculus
Відеолекції Денніса Аурауха (OCW)
🏫
Khan Academy: Multivariable
Подвійні інтеграли, теореми дивергенції
📗
Фіхтенгольц — Мат. аналіз т. 3
Методи кратного інтегрування