Функция y = f(x) имеет пределом число А при стремлении х к а, если для каждого числа е> 0 найдется такое число δ > 0, что
|y— A|< е, при | х —a|< δ
Математическая запись предела
Предел постоянной величины
limА=А
Предел суммы (разности) конечного числа функций
Предел частного двух функций
Предел произведений конечного числа функций
при lim φ (x)≠ 0
Чему равен замечательный предел:
Чему равен замечательный предел:
Производная. Применение производных для исследования функций
ВОПРОС
ОТВЕТ
Производной функции f(x)называется
Производной функции f(x)называется предел отношения приращения функции Δ у к приращению аргумента Δ х в точке хпри стремлении Δ х к нулю:
Математическая запись производной
Производная
постоянной величины у=С:
ý =0;
Производная
степенной функции у = хμ :
ý =μ xμ -1
Производная
показательной функции у = аx:
в частности, если у = ех
ý =axlna;
ý = еx;
Производная
логарифмической функции y=logax
Производная
натурального логарифма у = lnх
Производная
тригонометрической функции y=sinx
y'=cosx;
Производная
тригонометрической функции y=cos x
ý =— sin x;
Производная тригонометрической функцииy = tgx
Производная тригонометрической функцииy = ctgx
Производная обратной тригонометрии-ческой функции y=arcsinx
Производная обратной тригонометрии-ческой функции y=arccosx
Производная обратной тригонометрии-ческой функции y=arctgx
Производная обратной тригонометрии-ческой функции y=arcctgx
Производная суммы (разности) функций y = w±u
y' = u'±v'
Производная произведения двух функций y=uv
y' = u'v + v'u.
Производная частного двух функций y=u/v
Производная сложной функции
y = f1(u), если u = f2(x),
у'x = у'ии'x
Условие возрастания функции y = f(x)на отрезке [а, b]
f'(x)> 0
Условие убывания функции y=f(x)на отрезке [а, b]
f'(x)< 0
Условие максимума функции y=f(x)при x= а
f'(a)=0 и f'' (a)< 0
Условия функции экстремума
Если при х=а производные f'(а) = 0 и f" (а) = 0, то необходимо исследовать f'(x)в окрестностях точки x = а. Функция у=f(х)при х=а имеет максимум, если при переходе через точку х= а производная f'(x)меняет знак с «+» на «-», в случае минимума — с « - » на «+» Если f'(x)не меняет знака при переходе через точку х = а, то в этой точке у функции экстремума нет
Дифференциал функции. Применение
Дифференциала в приближенных вычислениях
ВОПРОС
ОТВЕТ
Дифференциал независимой переменной равен
ее приращению: dx=Δ x
Дифференциал функции y=f(x)
dy = у' Δ х
Дифференциал суммы (разности) двух функций y=u±v
dy=du±dv
Дифференциал произведения двух функций у=uv
dy = vdu+udv.
Дифференциал частного двух функций y=u/v
Приращение функции через дифференциал
Δ y = f(x + Δ x) - f(x) ≈ dy ≈ f'(x) • Δ x
где Δ x: — приращение аргумента
Приближенное вычисление значения функции:
f(x + Δ x) ≈ f(x) + f'(x) • Δ x
Дифференциал применяется для вычисления абсолютной и относительной погрешностей при косвенных измерениях u = f(x, у, z.). Абсолютная погрешность результата измерения
Относительная погрешность результата измерения
Неопределенный интеграл
ВОПРОС
ОТВЕТ
первообразной данной функции f(x) называется
Функция F(x), имеющая данную функцию f(x)своей производной или f(x)dxсвоим дифференциалом, называется первообразной данной функции f(x).
неопределенным интегралом называется
Совокупность всех первообразных функций для дифференциала f(x)dxназывается неопределенным интегралом и обозначается символом ∫ f(x)dx.
Интеграл ∫ xμ dx равен
xμ +1/ (μ +1) +C (μ ≠ -1)
Интеграл ∫ dx/x равен
ln|x|+C
Интеграл ∫ axdx равен
ax/lna +C
Интеграл ∫ exdx равен
ex+C
Интеграл ∫ sin x dx равен
-cos x +C
Интеграл ∫ cos xdx равен
sin x +C
Интеграл ∫ dx/cos2x равен
tgx+C
Интеграл ∫ dx/sin2x равен
-ctgx+C
Интеграл ∫ dx равен
х+С
Интеграл ∫ arc sinxdx равен
Интеграл ∫ arc cosxdx равен
-
Интеграл ∫ arc tgxdx равен
Интеграл ∫ arc ctgxdx равен
-
Интеграл ∫ tgxdx равен
Lncosx+C
Интеграл ∫ ctgxdx равен
- Lnsinx+C
Интегрирование по частям
∫ udv = uv—∫ vdu.
Найти у = ∫ Ln хdх.
Полагаем и=Lпх, dv = dx, тогда ,
v = x
Используя формулу интегрирования по частям, получаем
у = ∫ Ln xdx = x Ln х-∫ dх = xLnx-x+C
Интегрирование методом замены переменных Найти у= ∫ (1+ 2x2)dx
Заменим l+2x=z, Тогда
y=0, 5∫ z2dz
Возвращаясь к прежней переменной х, окончательно имеем
Определенный интеграл
ВОПРОС
ОТВЕТ
Интегральная сумма
∑ f(ki)Δ xi ( от i=1 до n )
где ki— произвольная точка соответствующего отрезка
Определенный интеграл функции f(x) на отрезке [а, b]
Формула Ньютона — Лейбница
где F′ первообразная функцию f(x), т е
F′ (x)=f(x)
свойства определенного интеграла
свойства определенного интеграла
свойства определенного интеграла
Площадь криволинейной трапеции, ограниченной графиком функции f(x), осью абсцисс и прямыми х=а и х=b,
Площадь фигуры, ограниченной двумя кривыми y=.f1(x)и у = f2(x) [ f'2(x)≥ f1(x)]и двумя прямыми х=а и х=b,
Дифференциальные уравнения
ВОПРОС
ОТВЕТ
Общий вид дифференциального уравнения
F(x, y, y′, y″, …yn) = О
Общee решение дифференциального уравнения
y=f(x, C1, C2, , Сn)
Общий вид дифференциального уравнения первого порядка
F(x, y, y') = 0
Общее решение дифференциального уравнения первого порядка
y= f(x, C)
Дифференциальное уравнение типа y'=f(x) , dy = f(x)dx Общее решение
y=∫ f(x)dx=F(x)+C
2 Дифференциальное уравнение типа у' = f(y)
,
Общее решение
Дифференциальное уравнение с разделенными переменными
f(x) dx + φ (y)dy = 0
Общее решение
∫ f(x) dx + ∫ φ (y)dy = C, F(х) + Ф(у) = С
Дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными
f(x)φ (y)dx+ψ (x)Ф(y)dy=0
Приведем это уравнение к уравнению с разделенными переменными
Общее решение
F1(x)+F2(y)=C
МЕХАНИКА Кинематика
ВОПРОС
ОТВЕТ
Средняя скорость точки
определяется отношением пути, пройденного точкой, ко времени, в течение которого этот путь пройден:
Физическая величина, характеризующая изменение скорости за единицу времени
называется средним ускорением:
,
где V и V0 — конечная и начальная скорости движения.
В общем случае мгновенная скорость прямолинейного движения
В общем случае мгновенное ускорение прямолинейного движения
В случае прямолинейного равнопеременного движения скорость равна
где V и V0 — конечная и начальная скорости движения.
Путь, пройденный точкой при равнопеременном движении равен
При криволинейном движении точки абсолютная величина полного ускорения равна
где тангенциальное (касательное) ускорение; нормальное (центростремительное) ускорение, где V0 - скорость движения; R — радиус кривизны траектории.
Простейшим видом криволинейного движения является
равномерное движение точки по окружности.
При таком движении тангенциальное ускорение aτ = 0, нормальное ускорение, называемое в этом случае центростремительным,
аn = const.
Если точка движется по кругу радиуса R с линейной скоростью V, делая за время t n оборотов, то скорость равна
,
где - угловая скорость
Кинематическими характеристиками вращательного движения тел служат
угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение
Угловым перемещением φ
называется центральный угол, соответствующий дуге, пройденной движущейся точкой.
Средняя угловая скорость ω ср и среднее угловое ускорение ε ср определяются
аналогично средней скорости и среднему ускорению прямолинейного движения, т. е.
и
где ω и ω 0 — конечная и начальная скорости углового движения.
В общем случае угловая скорость криволинейного движения равна
В общем случае угловое ускорение криволинейного движения равна
В случае вращательного равнопеременного движения угловая скорость равна
Угловое перемещение, пройденное точкой при равнопеременном вращательном движении равно
тангенциальное (касательное) ускорение; нормальное (центростремительное) ускорение, где V0 - скорость движения; R — радиус кривизны траектории связаны с угловыми характеристиками соотношениями
Изменение количества движения тела за определенный промежуток времени равно
Импульсу действующей силы (второй закон Ньютона):
dk = Fdt,
где dk — изменение количества движения. F — равнодействующая всех сил, приложенных к телу массой т; dt — промежуток времени, в течение которого на тело действовала сила
Количество движения равно
произведению массы тела на скорость его движения v, т. е. k = mv
Если масса тела постоянна, то второй закон динамики можно представить в виде
где а — ускорение, приобретаемое телом массой m под действием силы F.
Тело массой m, движущееся поступательно со скоростью V, обладает кинетической энергией
Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли (потенциальная энергия тела, находящегося на поверхности Земли, принимается равной нулю)
,
где h — высота поднятия тела над поверхностью Земли; g - ускорение свободного падения.
Работу силы F при перемещении тела на пути s определяют по формуле
Работа постоянной силы выражается произведением силы, действующей в направлении перемещения, на величину этого перемещения s:
А = Fs cos a,
где а — угол между направлением действия силы и направлением перемещения
Если тело массой m изменило свою скорость под действием силы от V1 до V2, то работа силы равна
Мощность определяется по формуле
в случае постоянной мощности, мощность определяется по формуле
где А — работа, совершаемая за время t
Центростремительная сила, действующая на тело, движущееся по кривой равна
где R — радиус кривизны. В случае движения тела по окружности он равен радиусу этой окружности.
Момент силы относительно оси вращения равен
произведению силы F на
плечо I:
,
где l— кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.
Момент инерции J материальной точки равен
произведению массы m материальной точки на квадрат расстояния r этой точки от оси вращения:
J=mr2
Момент инерции твердого тела равен
где интегрирование должно проводиться по всему объему тела
Если для какого-либо тела известен его момент инерции J0 относительно оси, проходящей через центр тяжести, то момент инерции J относительно любой оси, параллельной первой, может быть найден по формуле
J = J0 + mа2,
где а — расстояние от центра тяжести тела до оси вращения; m — масса тела.
Момент инерции однородного шара радиусом R, массой m относительно оси, проходящей через центр массы:
Момент инерции однородного цилиндра с внутренним радиусом r и внешним R (ось враще ния совпадает с геометрической осью цилиндра), массой m относительно оси, проходящей через центр массы:
момент инерции: тонкостенного цилиндра (R≈ г)
J=mR2
момент инерции: сплошного цилиндра (г=0)
момент инерции: тонкого стержня длиной l (ось вращения проходит перпендикулярно стержню через его середину)
Изменение момента количества движения dL
пропорционально величине приложенного момента силы и времени его действия (основное уравнение динамики вращательного движения):
dL = Mdt,
где dL — изменение момента количества движения. М — момент силы, приложенной к телу; dt — промежуток времени, в течение которого на тело действовала сила.
Момент количества движения L равен
произведению момента инерции / на угловую скорость вращения ω 0, т. е.
L = Jω 0
Момент импульса (момент количества движения) материальной точки
Li=miviri
Момент импульса тела
Если момент инерции тела постоянен, то основное уравнение динамики вращательного движения можно записать в виде
Jdω 0 = Mdt или М =Jε,
где ε — угловое ускорение.
Для изолированного тела, способного изменять момент инерции при вращении, закон сохранения момента количества движения можно записать так
L = const или Jω 0 = const
Кинетическая энергия вращающегося тела
Кинетическая энергия тела, вращающегося с угловой скоростью ω вокруг оси, при поступательном движении оси со скоростью v равно
Элементарная работа во вращательном движении равна
dA=Mdφ
где М — момент силы, приложенной к телу.
Работа силы при вращательном движении равна
где углы φ 1 и φ 2 соответствуют начальному и конечному положениям радиуса-вектора любой точки твердого тела.
Сила, действующая на частицу со стороны окружающей жидкости, при центрифугировании равна
F1 = ρ 0Vω 2r,
где ρ 0 — плотность жидкости, V — объем частицы, ω — угловая скорость вращения, r — расстояние частицы от оси вращения.
Сила, действующая на частицу при ее движении по окружности при центрифугировании равна
F = ρ 1Vω 2r,
где ρ 1 — плотность вещества частицы.
При центрифугировании если сила, действующая на частицу со стороны окружающей жидкости F1 не равна силе, действующей на частицу при ее движении по окружности F, т.е. F1> F то
происходит перемещение частицы в направлении к оси вращения
При центрифугировании если сила, действующая на частицу со стороны окружающей жидкости F1 не равна силе, действующей на частицу при ее движении по окружности F, т.е. F1<.F то
происходит перемещение частицы в направлении от оси вращения
ТЕПЛОТА
Реальные газы и пары
ВОПРОС
ОТВЕТ
уравнение Ван-дер-Ваальса
Уравнение состояния реальных газов для одного киломоля
где а и b — поправки Ван-дер-Ваальса, рассчитанные на кило-моль газа; V0 — объем одного киломоля газа.
Уравнение состояния реальных газов для любой массы
где V — объем, занимаемый газом; m— масса газа, кг.
Ненасыщенные пары подчиняются основным законам идеальных газов.Параметры каждого состояния насыщенного пара связаны между собой уравнением Менделеева — Клапейрона. Масса насыщенного пара, входящего в это уравнение, зависит от температуры и для двух различных состояний не может иметь одинакового значения, поэтому зависимость давления насыщенного пара от температуры выражается более сложным законом и обычно дается в виде таблицы упругости насыщенных паров.
Согласно закону Дальтона, давление воздуха, содержащего водяной пар
складывается из давления сухого воздуха рс и давления паров воды рп, т. е. атмосферное давление
Р = Рс + Рп.
Относительной влажностью воздуха называется
отношение абсолютной влажности D к тому количеству пара D0, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре,
или
Абсорбция газов жидкостью
ВОПРОС
ОТВЕТ
Объем физически растворенного газа в крови, как и в других жидкостях, определяется формулой
где α — абсорбционный коэффициент, который представляет собой объем газа (в мл), растворенного в 1 мл жидкости при соответствующей температуре и при парциальном давлении газа, равном 760 мм рт. ст.; этот коэффициент зависит от природы жидкости и газа, температуры (с ее повышением он уменьшается), но не зависит от давления; р — парциальное давление газа; Vж — объем жидкости, в которой растворен газ; р0 — нормальное атмосферное давление.
Электростатика
ВОПРОС
ОТВЕТ
Напряженность электрического поля в данной точке пространства
где F — сила, действующая на пробный заряд q0, помещенный в эту точку.
Потенциал в точке электрического поля
где А — работа по перемещению пробного заряда q0 из данной точки поля в бесконечность.
Потенциал электрического поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r от него
электрическое поле совершает над зарядом работу
При перемещении заряда q0 из точки поля с потенциалом φ 1 в точку поля с потенциалом φ 2 электрическое поле совершает над зарядом работу, не зависящую от формы пути,
А = q (φ 1 – φ 2 ) = q0U
В однородном электрическом поле напряженность связана
с разностью потенциалов уравнением
,
где d — расстояние между эквипотенциальными поверхностями с потенциалами φ 1 и φ 2
Емкость уединенного проводника
где q — заряд проводника; φ — потенциал проводника.
Емкость плоского конденсатора
,
где S — площадь одной пластины конденсатора, перекрывающаяся другой; ε — относительная диэлектрическая проницаемость среды разделяющей пластины; ε 0 — электрическая постоянная вакуума; d—расстояние между пластинами.
Емкость проводящего шара радиуса г, находящегося в среде с относительной диэлектрической проницаемостью ε,
C=4π ε ε 0r
Емкость цилиндрического конденсатора
,
где l — длина конденсатора r1 и r2 — радиусы внутреннего и наружного цилиндров.
При последовательном соединении конденсаторов напряжение на всей батарее равно алгебраической сумме напряжений на отдельных конденсаторах:
Заряд на каждом конденсаторе имеет одинаковую величину и равен заряду всей батареи
q0=q1=q2=…=qn
Емкость всей батареи последовательно соединенных конденсаторов определяется по формуле
При параллельном соединении конденсаторов
общий заряд всей батареи
Напряжение всей батареи равно напряжению на одном конденсаторе, т. е.
U0=U1=U2=…=Un
Емкость всей батареи параллельно соединенных конденсаторов определяется по формуле
Энергия уединенного заряженного проводника
Энергия заряженного конденсатора
Объемная плотность энергии электрического поля
Электрический (дипольный) момент диполя
p=ql,
где q — электрический заряд, l — расстояние между зарядами.
Момент силы, действующей на диполь в электрическом поле
M = pEsinα,
где α — угол между электрическим моментом диполя и напря-
женностью.
Проекция силы, действующей на диполь в неоднородном элект-
рическом поле, на ось Ох
,
где рх, Ех — соответственно проекции р и Е на ось Ох.
Потенциал электрического поля, созданного диполем. в некоторой точке А на расстоянии r (r> l)
где α - угол между р и направлением на точку А; ε r — относительная диэлектрическая проницаемость среды; ε 0 — электрическая постоянная.
Разность потенциалов двух точек, равноудаленных от диполя — источника поля
где γ — угол, под которым видны точки А и В от диполя, β — угол между р и прямой АВ.
Соотношение между поверхностной плотностью связанных зарядов и поляризованностью
σ cв=Pecosα,
где α - угол между Ре и нормалью к поверхности диэлектрика. Поляризованность
Ре=е0(ег-1)E.
Постоянный ток
ВОПРОС
ОТВЕТ
Сопротивление однородного проводника
,
где ρ — удельное сопротивление материала; l — длина провод-ника; S — площадь поперечного сечения проводника.
Для большинства металлов при небольших температурах удельное сопротивление р характеризуется законом
ρ =ρ 0(1+α t0)
где ρ 0 — удельное сопротивление при О0 С; α — термический коэффициент сопротивления; t0 — температура в градусах Цельсия.
Закон Ома для участка цепи
,
где I— сила тока в цепи; U — напряжение на концах участка цепи сопротивлением R.
Закон Ома для полной цепи
где Е — электродвижущая сила источника тока; R — сопротивление внешнего участка цепи; r — внутреннее сопротивление источника тока.
Общее сопротивление проводников, соединенных последовательно
Общая проводимость цепи при параллельном соединении проводников равна сумме обратных величин их сопротивлений
При последовательном соединении источников
При параллельном соединении одинаковых источников
При прохождении заряда q по участку цепи электрическое поле совершает работу
A = qU = IUt, где t — время
Мощность электрического тока определяется по формуле
Р =IU.
Плотность электрического тока
где S — площадь поперечного сечения проводника.
Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе,
m = kIt,
где k — электрохимический эквивалент; I — сила тока; t — время.
Плотность тока в электролите
j=qn0(u++u-)E
где q — заряд иона; n0 — число пар ионов в единице объема электролита; и+ и и- — подвижности положительных и отрицательных ионов; E — напряженность электрического поля.
Подвижность численно равна отношению скорости v иона к напряженности поля
Е, т. е.
Число, указывающее, какая часть от общего тока в растворе электролита образуется ионами определенного знака, называется
числом переноса а. Сумма чисел переноса анионов а- и катионов a+ равняется единице:
a_+ а+= 1.
Для растворов слабой концентрации числа переноса анионов и катионов можно считать
прямо пропорциональными их подвижностям u+, и u-_:
Зависимость термоэлектродвижущей силы от разности температур спаев
Ет=β Δ T
где β — коэффициент, равный термо-э. д. с. при Δ T= 1 К.
Зависимость удельного сопротивления полупроводника от температуры
ρ =ρ ое ,
где Δ E — ширина запрещенной зоны; ρ 0 — коэффициент пропорциональности, имеющий размерность удельного сопротивления; k — постоянная Больцмана.
Термоэлектродвижущая сила
E=k(t10-t20)
где k — постоянная термопары; t10 и t20 — температуры спаев
Магнитное поле. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Переменный ток
ВОПРОС
ОТВЕТ
Связь напряженности магнитного поля и магнитной индукции в однородной безграничной среде
B=μ 0 μ rH
где μ 0 — магнитная постоянная, μ r — относительная магнитная
проницаемость.
Закон Био — Савара — Лапласа
или в векторной форме
где d H — вектор напряженности магнитного поля, созданного элементом тока Id l; г — радиус-вектор, проведенный от элемента тока в точку А, в которой определяется dH, r=| r |.
lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.03 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь