background image

1.Twierdzenie Taylora dla funkcji n zmiennych 
Jeżeli funkcja n zmien jest klasy C

2

 w otocz O pktu P

0

 =(x

1

0

, x

2

0

 ,

…,x

n

0

)oraz   P =(x

1

0

+h

1

,  x

2

0

  +h

2

,…,x

n

0

+h

n

)  є  O to  istn  θ  є  (0,1) 

przyrost f(P) –f(P

0

) = df(P

0

)+1/2 d

2

f(P) [1],a P = (θ

1

0

+ h

1

, θ

2

0

+ h

2

…, θ

n

0

+ h

n

 ) a różniczki df i d

2

f  są licz dla przyrostów h

1

, h

2

,…, h

n

DF Składnik    nazywamy resztą wzoru Taylora z II- różniczką 
stanowi f   f(h

1

, h

2

,…, h

n

 ) gdy mamy tylko  h

1

, h

2

 to oznacz je 

jako h i k i mamy:
f(P) –f(P

0

)=df(P

0

)+1/2 [f

x^2

``

 (P) h

2

 + 2 f

xy

``

 (P)hk  + f

y^2

``

 (P) k

2

]

2. Extr f. n zmiennych
f(P) – f.n zmiennych, P(x

1

, x

2

,…, x

n

) w otocz P

єR

n

DF:f(P) ma w P

0

  max (min) lokal gdy istn takie S(P

0

), że dla 

każdego PєS   jest  spełniona  f(P)≤f(P

0

)  (f(P) ≥ f(P

0

)  )[2],  gdy 

f(P)<f(P

0

) to extr nazyw właśc.

U: Extr w P

0

 jest pojęciem odnosz się do dostat małego otocz 

P

0

. Extr nie należy mylić z extr absol, które oznaczają najwię i  

najmn wartość dla całej f

3. Wk istn extr f. 2 zmien. Pkt stacj.
Jeżeli f(x,y) ma poch cząst I rz to w P

0

 (x

0

, y

0

)i ma w tym pkcie 

extr to f `(P

0

)=0 i f `(P

0

)=0  [3]

U: Jeżeli f(x,y) ma w pewnym obsz poch cząstk I rz to może  
mieć   extr   jedynie   w   tych   pktach   tego   obsz,   które   są   jego 

pktami stacj. 
4. Ww istn extr (2 zmienne)
Jeżeli f(x,y) klasy C

2

 w pewnym otocz  P

0

 (x

0

, y

0

) i:

1. f`

x

 (P

0

) = f`

y

 (P

0

) =0

2.W(P)=f

xx

``

(P

0

)*f

yy

``

(P

0

)–[f

xy

``

(P

0

)]

2

>0 

to f ma max (min) właśc gdy  f

xx

``

(P

0

)<0 (>0)

 (W to wyznacznik)

TW Jeżeli jest spełn war 1 oraz W(P

0

)= 0 to w   P

0

  zarówno 

może być extr jak i nie
 
5.   Znajdowanie   najwi   i   najmn   warti   f   (2  zmienne)w   obsz 
domkn
f(P) i P(x,y) określ w D. Jeżeli w  P

0

 tego Obsz D f przyjm wart 

najwi lub najmn to ma w tym pkcie max (min)
WN: Dla znalezienia wart f w obsz trzeba policz wszystkie max 
lok  i  wybr najwi.  Jeżeli  f(P) określ w  obsz  domkn to  może 
przyjm wart w ext lecz także na brzegu zbioru.
6.całka oznacz

def wzorem

             O ile ta gran nie zal od spos 

wyboru podz P, ani od spos wyboru x

k

*

I   przyjmujemy,   że

 

 

oraz 

7. Interpr całki oznacz
1.Pole trapezu krzywolin

D-trapez krzywolin ogran f. f, osią x, x=a oraz x=b. Pole |D| jest 
gran sum pól prostok ∆|D

k

| aproksymujących ten trapez

 Obj bryły obrot
V oznacza bryłę ograniczoną powierzchnią powstałą z obrotu 

wykresu   funkcji   f(x)   na   przedziale   [a,b]   wokół   osi   x   oraz 
płaszczyznami x=a i x=b. Objętość bryły V jest granicą objętości 
sumy   walców   ∆V

k

  aproksymujących   tę   bryłę,   gdy   średnica 

podziału zmierza do zera.

1.

Droga przebyta w ruchu zmiennym

Niech S oznacza drogę przebytą w przedziale czasowym od a 
do b ze zmienną prędkością v(t)

Droga S jest granicą sum dróg elementarnych przebytych przez 
punkt w czasie t

k

 gdy σ(P)->0

 

8. Warunek wystarczający istnienia całki oznaczonej

Jeżeli   f   jest   ograniczona   na   przedziale   [a,b]   i   ma   na   tym 
przedziale skończoną liczbę nieciągłości pierwszego rodzaju to 

jest ona na nim całkowalna
9.   Twierdzenie   Newtona-Leibnitza.   Liniowość   całki 
oznaczonej

1.

(tw.   Newtona   –   Leibnitza   I)   Jeżeli   f   jest   ciągła   na 

przedziale

 

[a,b]

 

to 

 

gdzie   F 

oznacza   dowolną   funkcję   pierwotną   dla   funkcji   f   na   tym 
przedziale

2.

Jeżeli   funkcja   f  i  g  są  ciągłe   w  przedziałach   [a,b]   to 

10.   Twierdzenia   o   całkowaniu   przez   części   i   przez 
podstawienie
1.

Jeżeli f i g mają ciągłe pochodne na przedziale [a,b] to

2.

Jeżeli:   f.  φ:[a,b]  -> [α,β]  ma ciągłą pochodną  w tym 

przedziale [a,b]; φ(a)=α φ(b)=β; f(t) jest ciągła na przedziale 
[α,β] to

11. Twierdzenie o równości całek oznaczonych
Niech f będzie całkowalna na przedziale [a,b] oraz g różni się 
od   f   tylko   w   skończonej   liczbie   punktów   tego   przedziału. 
Wtedy   g   także   jest   całkowalna   na   tym   przedziale   oraz 

12.   Addytywność   całki   oznaczonej   względem   przedziałów 

całkowania.
Jeśli f. f jest całkowalna na przedziale [a,b] oraz c є (a,b) to f. f 

jest całkowana na przedziale [a, c] oraz [c,b] i 

a

b

f(x)dx = 

a

c

f(x)dx +  f(x)dx

13. Zachowanie nierówności i moduł całki oznaczonej.

Jeśli f i g są całkowalne na [a,b] oraz f(x)<=g(x) dla każdego x є 

[a,b] to  

a

b

f(x)dx <=  

a

b

g(x')dx

Wniosek I : Jeśli f jest całkowalna na [a,b] to |

a

b

f(x)dx| 

<=  

a

b

|f(x')|dx Dla każdego x:

  

-|f(x)| <= f(x) <= |f(x)|

-

a

b

|f(x)|dx<=

a

b

f(x)dx<= 

a

b

|f(x)|dx

Wniosek II : Jeśli f jest całkowalna na [a,b] oraz dla każdego x

 

 є 

[a,b]  m <= f(x) <= M to m(b-a) <=  

a

b

f(x)dx <= M(b-a). 

14. Wartość średnia funkcji (w terminach całki oznaczonej). 
Interpretacje geometryczna i fizyczna.
Niech f będzie całkowalna na przedziale  [a,b].  Jej wartością 

średnią  na tym przedziale   nazywamy   liczbę  f

śr

=

a

b

1

a

b

f(x)dx .  Interpr. geom. Jeśli f. f jest ciągła i nieujemna na [a,b] 
to jej wart. śr. na tym przedziale jest wysokością prostokąta o 

podstawie   |ab|   ,   którego   pole   jest   równe   polu   trapezu 
krzywoliniowego   ograniczonego   wykresem   f.   f   osią   X   oraz 
 prostymi x=a i x=b  
Wniosek:  Interpr.   fiz.   Jest   to   szybkość   średnia   punktu 
poruszającego się w przedziale czasu t.

TW Jeśli f jest ciągła na przedziale [a,b] to  dla każdego c

 

є[a,b] 

że wart. śr. 

f

śr

=

a

b

1

a

b

f(x)dx=f(c)

15.   Całka   oznaczona   funkcji   parzystej,   nieparzystej   i 
okresowej.

1.Jeśli   f  jest   całkowalna   i  nieparzysta  na  [-a,a]  to  

a

a

f(x)dx=0 .Jeśli f jest całkowalna i parzysta na [-a,a] to 

a

a

f(x)dx=2

a

0

f(x)dx   3.   Jeśli   f   jest   okresowa   (T)   i   jest 

całkowalna na [0,T] i dla każdego x є R jest całkowalna na [a, a 

+T] to   

a

aT

f(x)dx= 

T

0

f(x)dx

16. Funkcja górnej granicy całkowania. Jej ciągłość.
DF Niech f będzie całkowalna na [a,b] oraz c є [a,b]. F(x) = 

c

x

f (t)dt , x є [a,b] – nazywamy tę funkcję funkcją górnej 

gr. całkowania.

TW ( o ciągłości f. górnej gr. całkowania): Jeśli f jest całkowalna 

na [a,b] to F(x)= 

c

x

f (t)dt ,  c є [a,b] jest ciągła na tym 

przedziale.

17. II główne twierdzenie rachunku całkowego (o pochodnej 
funkcji górnej granicy całkowania)
Jeśli f jest całkowalna na [a,b] oraz ciągła w x

0

є[a,b] to funkcja 

=

x

c

dt

t

f

x

F

)

(

)

(

 ma pochodną w x

oraz pochodna w x

0

  wynosi: 

F’(x

0

)=f(x

0

). 

(=f(t)?)

18.Długość krzywej.
 Niech f ma ciągłą pochodną na [a,b], wtedy długość krzywej

γ

={x,f(x):xє[a,b]}

+

=

b

a

dx

x

f

2

)]

(

'

[

1

|

|

γ

 

19.   Objętość   bryły   obrotowej.   Praca   wykonana   przez 
zmienna siłę
TW.   Niech   f(x)>=0   na   przedziale   [a,b]   i   ciągła   na   tym 

przedziale.   Wtedy   objętość   V   powstałej   z   obrotu   funkcji   f 

wokół osi x wyraża się wzorem 

=

b

a

dx

x

f

V

2

)

(

|

|

TW. Niech f  będzie ciągła na przedziale [a,b] i a>=0. Niech T  
oznacza trapez ograniczony  wykresem f, osią x, prostą x=a i 

prostą x=b. Wtedy objętość bryły V z obrotu trapezu T wokół 

osi y wyraża się wzorem 

=

b

a

dx

x

f

x

V

)

(

2

|

|

TW.   Załóżmy,   że   równolegle   do  x  działa   siła  zmienna   F(x). 
Praca   wykonana   od   punktu   [a,b]   wyraża   się   wzorem 

=

b

a

dx

x

f

W

)

(

|

|

20.   Całka   niewłaściwa   na   przedziale   nieskończonym. 
Definicje. 
DF Jeżeli f jest całkowalna w każdym przedziale [a,T], gdzie a<T 
oraz   istnieje   granica   skończona   To   nazywamy   ją   całką 
niewłaściwą   funkcji   f   w   przedziale   [a,+∞]   i   oznaczamy 

symbolem

a

dx

x

f

)

(

Jeżeli granica skończona (1) nie istnieje to mówimy że całka 
niewłaściwa (1) nie istnieje lub jest rozbieżna.
DF Całkę niewłaściwą f na przedziale [-∞,a] określamy wzorem

− ∞

=

a

T

T

a

dx

x

f

dx

x

f

)

(

)

(

lim

Jeżeli f jest całkowalna w każdym   przedziale skończonym to 

+ ∞

− ∞

+

=

'

0

0

)

(

)

(

)

(

lim

lim

T

T

T

T

dx

x

f

dx

x

f

dx

x

f

    (2)

Całką   po   lewej   stronie   równości   (2)   nazywamy   całkę 
niewłaściwą   f   w   przedziale   (-∞,∞).   Mówimy,   że   całka   ta 

istnieje (jest zbieżna) jeżeli istnieją obydwie skończone granice 
po prawej stronie równości(2)

21.Kryterium   porównawcze   dla   całki   niewłaściwej   na 
przedziale niekończonym
TW. (kryt. porównawcze) Jeśli f i g są określone w przedziale 

[a,+∞] całkowalne w każdym przedziale [a,T] oraz f(x)>=g(x) 
dla   wszystkich   x>=a   to   zbieżność   całki

+ ∞

a

dx

x

)

(

  (3)   zapewnia 

zbieżność całki  

+ ∞

a

dx

x

f

)

(

  (4). Natomiast rozbieżność całki 

(4) zapewnia  rozbieżność całki (3)
22. Kryterium całkowe zbieżności szeregów.

Niech f: [n

0

->∞) i nierosnąca. Wtedy Σ(od n=n

0

 do ∞) f(n) jest 

zbieżny   wtedy   i   tylko   wtedy   gdy   całka   niewłaściwa   jest 

zbieżna: 

0

)

(

n

dx

x

f

23. Całka niewłaściwa funkcji nieograniczonej. Definicje.
Niech f(x) określona w [a,b], nieograniczona w lewostronnym 
sąsiedztwie pktu b, całkowalna w każdym przedziale [a,b-E], 
E>0

Jeśli   istnieje   granica   skończona   lim(przy  E->0-)  

E

b

a

dx

x

)

(

  to 

nazywamy ją całką niewłaściwą funkcji f w [a,b] i oznaczamy  
symbolem całka (od a do b) f(x)dx
24. Podstawowe definicje całki podwójnej w prostokącie.
Jeśli  dla  każdego  ciągu przedziałów  prostokąta Π, ciąg  sum 

całkowych  S

n

  jest  zbieżny   do  tej  samej skończonej  granicy, 

niezależnie od wyboru pkt P

k

, to te granice nazywamy całką 

podwójną z f w prostokącie Π i oznaczamy całka podwójna po 
Π f(x,y)dσ
25. Interpretacje geometryczne i fizyczne całki podwójnej w 

prostokącie.
Geom
:   Całka   po   obszarze   równa   jest   objętości   bryły 
ograniczonej płaszczyznami tego obszaru i wykresem funkcji 
f(x,y)
Fiz: Jeśli ρ(x,y) jest gęstością powierzchniową prostokąta Π to 

całka(po   Π)   z   ρ(x,y)   przedstawia   z   definicji   masę   tego 
prostokąta.
26.   Własności   całki   podwójnej   w   prostokącie.   Wartość 
średnia. Twierdzenie o wartości średniej.
1) Jeśli f jest całkowalna w prostokącie  Π to a*f (a-dowolne) 

też jest całkowalna w prostokącie.
2) Jeśli f i g są całkowalne w prostokącie Π to ich suma też jest 
całkowalna w prostokącie Π.
3) Jeśli podzielimy prostokąt na 2 (Π

1

 i Π

2

) i f jest całkowalna w 

prostokącie Π to jest też całkowalna w Π

1

 i Π

2

.

Wart. śr.: f

śr

=(całka po Π z f(x,y)dσ):(σ)- to jest po ułamkiem.

TW:  Jeśli  f  jest  ciągła  w  Π  to istnieje   pkt  CєΠ,  że   wartość  
średnia: f

śr

=(całka po Π z f(x,y)dσ):(σ)= f(C)

27.   Twierdzenie   o   zmianie   całki   podwójnej   na   całkę 
iterowaną.

Całka   określona   wzorem:

 

 

 to całka iterowana.

Z własności całek iterowanych bezpośrednio wynika, że jeśli D 
jest   prostokątem   danym   nierównościami  a≤x≤b,   c≤y≤d,   to: 

=

 

=

A jeśli ponadto funkcja f(x,y)=  Φ(x) Ψ(y), to całka podwójna 
równa   się   iloczynowi   całek   pojedynczych: 

 = 

28. Obszar normalny. Całka podwójna w tym obszarze. Wz
ory  do obliczania całki podwójnej w obszarze normalnym. 

Zbiór regularny.
DF   Zbiór   domknięty   D   określony   nierównościami   a≤x≤b, 
Φ(x)≤y≤ Ψ(x), gdzie Φ(x) i Ψ(x)

są to funkcje ciągłe w przedziale [a,b], nazywamy obszarem 
normalnym.

Całkę   podwójną   f   w   obszarze   normalnym   D   oznaczamy 
symbolem: 

 i określamy 

Powołując się na twierdzenie o zamianie całki podwójnej na 

całkę iterowaną:

 = 

DF Zbiór   D   określony   nierównościami  a≤y≤b;  Φ(x)≤x≤  Ψ(x), 
gdzie Φ(x) i Ψ(x) są to 

funkcje   ciągłe   w   przedziale   [a,b]   nazywamy   obszarem 
normalnym względem osi Y.

Całkę   podwójną   z   funkcji   f(x,y)   w   obszarze   normalnym   D 

względem osi Y określamy analogicznie: 

 = 

DF Zbiór D nazywamy regularnym jeśli jest on sumą D=D

1

+D

2

… 

+D

obszarów normalnych względem osi X lub osi Y, które nie 

mają wspólnych punktów wewnętrznych.

DF   Całkę   podwójną   funkcji   f   w   obszarze   regularnym   D 
określamy jako sumę całek w obszarze normalnym  D

1

,D

2 …  

D

n. 

 

 + 

+…+ 

29. Interpretacje geometryczne i fizyczne całki podwójnej w 
obszarze normalnym.

Geom.  Niech   f(x,y)   będzie   funkcją   ciągłą   w   obszarze 
regularnym   D,   gdzie   f(x,y)≥0   dla   każdego   (x,y)єD. 

 przedstawia objętość bryły o podstawie D, 

ograniczonej   powierzchnią   będącą   wykresem   f   oraz 
powierzchnią walcową utworzoną z prostych równoległych do 
z i przechodzących przez brzegi obszaru D.
Fiz.

1.

Jeżeli  ρ(x,y)   jest   gęstością   powierzchniową   masy 

obszaru regularnego D to:  

  przedstawia masę 

m tego obszaru.

2.

  =   My,  

  =   Mx   - 

momenty statyczne względem osi X i Y.
30. Zmiana zmiennych w całce podwójnej. Jakobian.

Zmiana zmiennych w całce podwójnej jest ściśle związana z 
odwzorowaniem zbioru płaskiego na zbiór płaski za pomocą 
pary funkcji dwóch zmiennych.

Jakobian   –  wyznacznik   macierzy   zbudowanej   z   pochodnych 
cząstkowych   pierwszego   rzędu   pewnego   układu   funkcji 

rzeczywistych. J(u, v) = 

31.   Wprowadzenie   zmiennych   biegunowych   w   całce 

podwójnej.
Przy wprowadzaniu współrzędnych biegunowych: x = ρ cos Φ, 
y = ρ sin Φ
Mamy:

 

 

. Jest to wzór na zmianę 

współrzędnych  prostokątnych na współrzędne  biegunowe w 

całce podwójnej.

background image

32.   Całka   potrójna   w   prostopadłościanie.   Podstawowe 
definicje.

Niech   Ω   będzie   obszarem   regularnym   lub   domkniętym 
obszarem   regularnym   a   f(x,y,z)   funkcją   ograniczoną   w   Ω. 
Oznaczmy przez A punkt o współrzędnych (x,y,z). Będziemy 
oznaczali   funkcję   f(x,y,z)   krótko   przez   f(A).   Niech   P   będzie 
dowolnym prostopadłościanem (o ścianach równoległych do 

płaszczyzn współrzędnych) zawierającym Ω. Niech π

n  

oznacza 

dowolny   rozkład  prostopadłościanu   na  skończoną   liczbę   m

prostopadłościanów  częściowych.  Niech A

i

  oznacza dowolny 

punkt obszaru Ω należący do prostopadłościanu. 
Jeżeli   dla   każdego   ciągu   podziałów   {π

n

},   dla   którego 

n

=0   ciąg   jest   zbieżny   do   tej   samej  liczby   bez 

względu na wybór punktów A

i,

 to mówimy, że funkcja f(x,y,z) 

jest   całkowalna   w   obszarze   Ω,   a   wspólną   granicę   ciągów 
nazywamy   całką   potrójną   funkcji   f(x,y,z)   w   obszarze   Ω   i 
oznaczamy   symbolem:

 

 

lub 

Łatwo wykazać, że całkowalność funkcji f(x,y,z) w obszarze Ω i 

wartość   całki   nie   zależy   od   wyboru   prostopadłościanu   P 
(byleby  tylko obejmował  on obszar Ω).  Można  wykazać,  że 
każda   funkcja   ciągła   w   obszarze   regularnym   Ω   jest   w   nim 
całkowalna,   a   nawet   że   funkcja   f(x,y,z)   ciągła   w   obszarze 
regularnym Ω z wyjątkiem punktów leżących na skończonej 

ilości   powierzchni   jest   całkowalna   w   Ω.   Stale   jednak 
obowiązuje założenie,  że funkcja f(x,y,z) jest ograniczona  w 
całym obszarze Ω.
33. Interpretacje geometryczne i fizyczne całki potrójnej.

(*)

Geom.  Jeśli   f(P)=1   to   całka   (*)   przedstawia   objętość 
prostopadłościanu 

Π

.

Fiz. Jeśli f(P) jest gęstością objętościową masy  

Π

 to całka (*) 

przedstawia masę tego prostopadłościanu. 

34. Własności całki potrójnej w prostopadłościanie. Wartość 
średnia. Twierdzenie o wartości średniej. 
Całka   potrójna   w   prostopadłościanie   posiada   własności 
analogiczne do własności całki podwójnej.
DF   Niech   f   będzie   całkowalna   w   prostopadłościanie    

Π

  o 

objętości   V,   to:  

  nazywamy   wartością   średnią 

funkcji f w prostopadłościanie 

Π

. Oznaczamy F

śr

.

TW (o wartości średniej) Jeśli f jest  ciągła w 

Π

 to istnieje taki 

punkt CєΠ dla którego F

śr  

równa się wartości funkcji f w tym 

punkcie F

śr 

= f(C)

35.Twierdzenie   o   zamianie   całki   potrójnej   na   całkę 
iterowaną.
  Jeśli f jest ciągła w  

Π

  określonym nierównościami: a≤x≤ b, 

c≤y≤d,   p≤z≤q   to całka potrójna w tym prostopadłościanie 
równa

 

się:

 

 

36.   Całka   potrójna   w   obszarze   normalnym.   Wzory   do 

obliczania.
DF   Zbiór   domknięty   (

)   określamy   nierównościami 

K(x,y)≤z≤

Ψ

(x,y)   gdzie   punkt   (x,y)

D   gdzie   D   jest   obszarem 

regularnym na płaszczyźnie a funkcje K,  

Ψ

  są w nim ciągłe 

nazywamy obszarem normalnym względem płaszczyzny x, y.
Analogicznie   określamy   obszar   normalny   względem 

płaszczyzny y,z i x,z.
Wzory: 

1.

Do obliczania masy ciała:  

  = 

  (*)

Gdy  

 = 

, że dla 

z  

  [p,q] zbiór wszystkich punktów obszaru  

, które mają 

trzecią   współrzędną   z   stanowi   figurę,   której   rzutem   na 
płaszczyznę x,y jest obszar regularny D

2

  , wtedy naszą całkę 

potrójną   można   obliczyć   korzystając   z:  

  = 

Uwaga 1: Jeżeli zbiór 

 jest obszarem normalnym względem 

płaszczyzny xz lub yz to całkę potrójną w tym obszarze można 
obliczyć za pomocą wzoru analogicznego do
Uwaga   2:   Jeśli   zbiór  

  jest   sumą   skończoną   obszarów 

normalnych,   które   nie   mają   punktów   wspólnych 
wewnętrznych to całkę z funkcji f w zbiorze 

 określamy jako 

sumę całek po wszystkich tych obszarach.

37. Zamiana zmiennych w całce potrójnej. Jakobian
Przypuśćmy,   że:   x=x(u,v,w),   y=y(u,v,w),   z=z(u,v,w)   to 
odwzorowuje  jednocześnie  zbiór  

o w przestrzeni UVW na 

zbiór regularny 

 w przestrzeni XYZ przy czym każda z funkcji 

będzie klasy C1.
Jeżeli funkcja f(x,y,z) jest ciągła w obszarze 

 oraz jakobian J 

przekształcenia równa się: 

J(u,v,w)   =  

  ≠   0,   dla   każdego   (u,v,w)єΩ,   to   jest 

poprawny wzór: 

 

38. Współrzędne sferyczne.
rcos

ϕ

 cos

φ

 , y = rsin

ϕ

 sin

φ

, z = rcos

φ

 , J=r

2

 sin

φ

 

39. Współrzędne cylindryczne (walcowe)
x = rcosθ , y = rsinθ, z = z, J(r,θ,z)= r

 

40.

 

Krzywa,

 

kierunek 

DF   Zbiór   punktów   (x,y)   na   płaszczyźnie   określonych 
równościami   x=x(t)   ,   y=y(t),   tє[α,β]   (1)

 

gdzie   x(t)   i   y(t)   funkcje   ciągłe,   nazywamy   krzywą   na 
płaszczyźnie,

 

t

 

to

 

parametr.

 

DF Krzywą określoną równaniami (1) nazywamy prostą jeśli t

1

≠ 

t

2

 

->(x(t1),

 

y(t1)

 

≠(x(t2),

 

y(t2)).

 

DF Krzywą nazywamy otwartą jeśli A nierówna  się B. (dwa 

końce

 

krzywej)

 

Kierunek:   krzywej   o   równaniu   (1)   można   nadać   kierunek 
przypisując A   za początek a B za koniec, albo na odwrót. W 

pierwszym   przypadku   kierunek   jest   zgodny   ze   wzrostem 
parametru.

41. Całka krzywoliniowa skierowana. Podstawowe definicje. 
Interpretacja fizyczna.

DF Zbiór  pkt  (x,y)  na  płaszczyźnie  określonych  równościami 
x=x(t) , y=y(y), tϵ[α,β) (1) gdzie x(t) i y(t) → f. ciągła i nazywamy 

krzywą na płaszczyźnie.
Wartości  α, β odpowiadają punkty A=(x(α),y(α)) B=(x(β),y(β))
DF Krzywą nazywamy otwartą, jeśli A ≠ B
DF Krzywą określoną równaniem (1) nazywamy prostą jeśli t

≠t

2

 → (x(t

1

),y(t

1

))≠(x(t

2

),y(t

2

))

Krzywej o równaniu (1) można nadać kierunek przyjmując A za 
pocz. a B za koniec (albo odwrotnie). W I przyp. kier krzywej 
jest   zgodny   ze   wzrostem   parametru.   W   II   przyp.   kier. 
niezgodny.
DF   Krzywej   której   nadano   kierunek   nazywamy   krzywą 

skierowaną i oznaczamy AB
Gdy krzywe  AB i BAróżnią się tylko kierunkiem to oznaczamy  
AB = - BA
Jeśli nie mówimy że przeciwne – krzywa zgodna z parametrem
 42. Twierdzenie o zamianie całki krzywoliniowej skierowanej 

na całkę oznaczoną.
Jeśli funkcje P(x,y),Q(x,y) są ciągłe na stałej krzywej prostej AB 
o   wzorze   parametrycznym   x(t),   y(t)   →   klasy   C

1

  to   istnieje 

 

(4) 

Fiz.

 

 

  (3)

Jeśli R jest wektorem siły w pkt (x,y) o wspołrz P(x,y) i Q(x,y) to 
całka (3) przedstawia prace siły R wzdłuż krzywej AB

Uwaga 1: Jeśli Q = 0 to całka (4) redukuje się do : Całka od AB z  
P(x,y)dx (5)
Jeśli P =0 to : Całka od AB z Q(x,y)dy (6)
Uwaga 2: Całka (4) red się do (5) gdy AB jest odcinkiem || do 
osi X

Całka (4) redukuje się do (6) gdy AB jest odcinkiem || do osi Y
43. Skierowanie krzywej względem swego wnętrza.
Utwórzmy wektor styczny s skierowany zgodnie z kierunkiem 
krzywej oraz wektor n (prostopadły do s) o początku w P

0

  i 

skierowany  od wektora s przeciwnie  do wskazówek zegara. 

Wtedy: Jeśli wektor n jest skierowany do wnętrza D krzywej to 
mówimy   że   krzywa   K   jest   skierowana   dodatnio   względem 
swego wnętrza. W przeciwnym razie- ujemnie. 
44.

 

Twierdzenie

 

Greena 

Jeżeli funkcje P(x,y) i Q (x,y) są klasy C

1

 w obszarze normalnym 

D względem osi X lub osi Y, przy czym brzeg K tego obszaru  
jest   krzywą   skierowaną   dodatnio   względem   wnętrza   to: 

∫∫

=

+

K

D

Y

X

dxdy

y

x

P

y

x

Q

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)]

,

(

'

)

,

(

'

[

)

,

(

)

,

(

  -wzór Greena

X

Q'

-pochodna względem X, 

Y

P'

-pochodna względem Y

45.   Twierdzenie   o   niezależności   całki   krzywoliniowej 
skierowanej   od   kształtu   drogi   całkowania.  Wnioski.

    Jeżeli   funkcje  P(x,y)  i  Q   (x,y)  są   klasy  C

1

  w   obszarze 

normalnym   D   to   spełnienie   równości:

 

X

Q'

=

Y

P'

(1)   jest   równoważne   temu,   że   całka 

+

B

A

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

~

)

,

(

)

,

(

po otwartej krzywej gładkiej 

CD

B

A

nie zależy od kształtu tej krzywej, a tylko od punktu 

A

 

i

 

B

Wniosek

 

1:

Jeżeli  P(x,y)  i  Q (x,y)  są  klasy  C

1

  i spełniają  warunek   (1) w 

obszarze

 

normalnym

 

D

 

to: 

=

+

0

)

,

(

)

,

(

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

 

dla   każdej 

kawałkami   gładkiej   krzywej   zamkniętej   C  

  (2)

Wniosek

 

2:

Jeżeli P(x,y) i Q (x,y) są klasy C

w obszarze normalnym D oraz 

dla   każdej   kawałkami   gładkiej   krzywej  

D

C

spełniony jest warunek (2)  to w każdym punkcie tego obszaru 
spełniony

 

jest

 

warunek

 

(1)

46.  Warunek   istnienia   funkcji   z   danymi   pochodnymi 
cząstkowymi.

 

Jej

 

znalezienie.

 Przypuśćmy, że P(x,y) i Q (x,y) są klasy C

w prostokącie D, że 

a<x<b

 i

 c<y<d

 

Sprawdzamy czy istnieje w tym obszarze funkcja U(x,y), która 

ma

 

takie

 

własności:

P

U

X

=

'

 

i

 

 

Q

U

Y

=

'

 

(1)

Gdy   (1)   istnieje,   to:

 

Y

Y

X

XY

P

U

U

'

)'

'

(

''

=

=

 

X

X

Y

YX

Q

U

U

'

)'

'

(

'

=

=

P(x,y) i Q (x,y) są klasy C

1  

 więc drugie pochodne mieszane są 

równe:

 

YX

XY

U

U

''

''

=

Jeżeli   (1)   istnieje   to   warunek  

X

Q'

=

Y

P'

jest   spełniony.

Warunek 

X

Q'

=

Y

P'

 jest konieczny, by  spełniała warunek 

(1)

Okazuje   się,   że   warunek   ten   jest   także   wystarczający

+

=

x

x

y

y

dt

t

x

Q

dt

y

t

P

y

x

U

0

0

)

,

(

)

,

(

)

,

(

0

(6),   gdzie  

)

,

(

0

0

y

x

-   dowolny 

punkt

 

CD

)

,

(

'

y

x

P

U

X

=

)

,

(

)

,

(

'

)

,

(

'

)

,

(

)

,

(

)

,

(

'

0

0

0

0

y

x

Q

y

x

Q

y

x

Q

y

x

Q

y

x

Q

dt

y

t

P

U

x

x

Y

=

+

=

+

=

47.   Całka   krzywoliniowa   nieskierowana.   Podstawowe 
definicje.
 

 

  Krzywa L –otwarta o równaniach  parametrycznych  x=x(t)  i 
y=y(t),

 

]

,

[

β

α

t

Przypuśćmy,   że   dla   danej   krzywej  x=x(t)  i  y=y(t) 

1

C

 

Można   udowodnić,   że   dlugość   L-  

dt

t

y

t

x

l

+

=

β

α

2

2

)]

(

'

[

)]

(

'

[

Przypuścmy,  że  w  każdym  punkcie  krzywej  l  określona  jest 

funkcja

 

dwóch

 

zmiennych

 

)

,

y

x

f

L

Def.   (całki   z   funkcji

 f(x,y) 

po   krzywej   L):

Dzielimy   przedział  

]

,

[

β

α

:  

β

α

=

<

<

<

<

=

n

t

t

t

t

...

2

1

0

Podziałowi   temu   odpowiada   podział   krzywej   L   na   części: 

n

A

A

A

,...,

,

1

0

 

(

))

(

),

(

(

0

0

0

t

y

t

x

A

=

)itd.

k

l

-długość   części   krzywej  

k

k

A

A

1

 

    k=1,…,n

dt

t

y

t

x

l

k

k

t

t

k

+

=

1

2

2

)]

(

'

[

)]

(

'

[

W każdym przedziale  

]

,

[

1

k

k

t

t

wybieramy punkt   k

τ

  , taki że 

]

,

[

1

k

k

k

t

t

τ

Punktowi   temu   odpowiada   na   krzywej   punkt 

)

,

(

))

(

),

(

(

k

k

k

k

k

y

x

y

x

C

=

τ

τ

Utwórzmy sumę 

=

=

n

k

k

k

k

n

l

y

x

f

S

1

)

,

(

(1) oraz rozważmy ciąg 

normalny

 

podziału

 

przedziału

 

]

,

[

β

α

DEF: Jeżeli dla każdego normalnego ciągu podziału przedziału 

]

,

[

β

α

  ciąg   sum   (1)   jest   zbieżny   do   tej   samej   granicy 

skończonej niezależnej od wyboru punktu 

k

τ

 to tę granicę 

nazywamy całką krzywoliniową nieskierowaną z funkcji  f  po 
krzywej   L   i   oznaczamy   symbolem:

 

L

dL

y

x

f

)

,

(

=

=

n

k

k

k

k

L

l

y

x

f

dL

y

x

f

n

1

0

)

,

(

lim

)

,

(

δ

,   gdzie  

n

δ

-średnica 

podziału

 

przedziału

 

na

 n

 części

 

48.   Interpretacje   geometryczne   i   fizyczne   całki 
krzywoliniowej

 

nieskierowanej. 

 

Interpretacja

 

geometryczna:

1. f(x,y)=1  to 

=

=

n

k

k

k

k

n

l

y

x

f

S

1

)

,

(

 jest stały i jest równy   więc 

L

dL

y

x

f

)

,

(

 

przedstawia   długość   krzywej   L

2.  f(x,y)>0  i   jest   ciągła   to  

L

dL

y

x

f

)

,

(

  przedstawia   pole 

powierzchni

 

Interpretacja

 

fizyczna:

Jeżeli  

)

,

y

x

ρ

jest   gęstością   liniową   masy   krzywej   L   to 

L

dL

y

)

,

(

ρ

  przedstawia   masę   m   tej   krzywej  

natomiast   liczby  

m

dL

y

x

x

x

L

=

)

,

(

ρ

i  

m

dL

y

x

y

y

L

=

)

,

(

ρ

    to 

współrzędne

 

środka

 

masy

 

krzywej

 

L

49.   Zamiana   całki  krzywoliniowej   nieskierowanej   na   całkę 
oznaczoną.
Jeżeli f(x,y) jest ciągła na otwartej prostej i gładkiej krzywej L o 
przestawieniu parametrycznym x=x(t) i y=y(t) 

1

C

, to całka 

L

dL

y

x

f

)

,

(

 

istnieje,

 

przy

 

czym:

+

=

L

dt

t

y

t

x

t

y

t

x

f

dL

y

x

f

β

α

2

2

)]

(

'

[

)]

(

'

[

))

(

),

(

(

)

,

(

50.   Gładki   płat   powierzchniowy.   Całka   powierzchniowa 

niezorientowana. Podstawowe definicje.
Gładkim płatem powierzchniowym (względem płaszczyzny xy) 
nazywamy   wykres   funkcji   z=f(x,y)   gdzie   płat   (x,y)   €D   klasy 
C1(D) gdzie D- oznacza obszar regularny. 

Pow. Stanowiącą zbiór spójny pkt, którą można podzielić na 
skończoną   liczbę   gładkich   płatów   powierzchniowych 

nazywamy pow. regularną.
Rozważmy   F   określona   na   płacie:   F*(x,y,z)=F(x,y,z)   €D   a 
F*(x,y,z)=0

D

P

k

=P(x

k

,y

k

) punkt  należący  do  prostokąta  ∩.  A

k

=(x

k

,y

k

,f(x

k

,y

k

)) 

(x

k

,y

k

)€D a

A

k

=(x

k

,y

k

,0)   (x

k

,y

k

)€∩\D.  

S

k

-pole   tej   części   płaszczyzny 

stycznej do 

w w pkt A

k

 która leży nad ∩.

Całka niezorien.-Jeśli dla każdego normalnego ciągu podziału 

prostokąta na ∩ (∩ jest prost. Zawierającym interesujący nas 

obszar D) ciąg sum S

n

=

=

n

k

F

1

*(A

k

)

S

k  

jest zbieżny do tej 

samej   granicy   skończonej   niezależnie   od   wyboru   P

k  

to   te 

granice nazywamy całką powierzchniową niezorientowaną z F 
po 

.

51.   Interpretacje   geometryczne   i   fizyczne   całki 

powierzchniowej niezorientowanej.

Interpretacja   geom.   Jeśli   F(x,y,z)=1   to   całka  

∫∫

1

dS. 

przedstawia pole płata gładkiego.
Interpretacja fiz. Jeśli g(x,y,z) jest gęstością powierzchni masy 

płata 

 to 

∫∫

g

(x,y,z)dS przedstawia masę tego płata.

52. Obliczanie całki powierzchniowej niezorientowanej.
Jeśli F jest ciągłe na gładkim płacie

  to całka ∫∫F(x,y,z)dS 

istnieje i można ją obliczyć ze wzoru: 

∫∫

F

(x,y,z)dS=

∫∫

D

F

(x,y,f(x,y))

1

]

'

[

]

'

[

2

2

+

+

y

f

x

f

dxdy

53.   Szereg   funkcyjny,   jego   zbieżność.   Szereg   potęgowy. 
Promień zbieżności. Przedział zbieżności. Ich obliczanie.

Szeregiem funkcyjnym nazywamy wyrażenie postaci 

f

1

(x)+   f

2

(x)+   f

3

(x)+…=  

=

1

n

f

n

(x).   Mówimy   że   ten   szereg   jest 

zbieżny w pkt x

1

 gdy szereg liczb 

=

1

n

f

n

(x

1

) jest zbieżny.

Szereg potęgowy może być zbieżny lub rozbieżny. Szereg pot. 
o środku x

0

 i współczynnikach C

n

  nazywamy szereg funkcyjny 

postaci:

=

0

n

 C

n

 (x-x

0

)

n  

, x€R.  Istnieje taka liczba R€[0,∞], że szereg 

ten   jest   zbieżny   bezwzględnie   w   przedziale   (x0-R,   x

0

+R)   i 

rozbieżny (-∞,x

0

-R) i (x

0

+R,∞).

Liczby R nazywamy promieniem zbieżności.

Obliczanie: R=

|

|

|

|

lim

1

+

n

n

n

C

C

lub R=

n

n

n

C

1

lim

54. Szereg Taylora i Maclaurina. Wielomian Taylora. Wzór z 
reszta La Grange’a. Tw o rozwijaniu funkcji w szereg Taylora. 
Tw o jednoznaczności rozwijania funkcji  szereg potęgowy.

Def. szeregów Taylora i Maclaurina. Niech f ma w x

0

 pochodną 

dowolnego

 

rzędu.

)

(

!1

)

('

)

(

0

0

0

x

x

x

f

x

f

+

...

)

(

!

2

)

(

''

2

0

0

+

+

x

x

x

f

=

+

n

n

x

x

n

x

f

)

(

!

)

(

...

0

0

n

n

n

x

x

n

x

f

)

(

!

)

(

0

0

0

=

Dla x

0

=0 jest to szereg Maclaurina.

Tw. o rozwijaniu funkcji w szereg Taylora 1)Niech f ma poch.  

dowolnego rzędu w otoczeniu O(x

0

) punktu x

0

  2) dla każdego 

C€ O(x

0

0

)

(

!

)

(

0

n

n

x

x

n

c

f

I   wtedy     dla   każdego   x€   O(x

0

)   zachodzi   równość:   f(x)=

n

n

n

x

x

n

x

f

)

(

!

)

(

0

0

=

background image

Tw o jednoznaczności rozwinięcia funkcji w szereg potęgowy: 
Jeżeli na otoczeniu pkt x

0

 funkcja jest sumą szer. Potęgowego 

to jest to jej szereg Taylora.

Jeśli f(x)= 

n

n

n

x

x

C

)

(

0

=

 dla każdego x€ O(x

0

) to te liczby C

n

=

!

)

(

0

n

x

f

n

 dla każdego n€N

55. Szeregi Maclaurina dla funkcji sinx, cosx ,e

 

 

x

  

 sinx=

=

1

1

2

1

)!

1

2

(

)

1

(

n

n

n

n

x

  cos=

=

1

2

!

2

)

1

(

n

n

n

n

x

 e

x

=

e

n

x

n

=

0

!

1

56.   Twierdzenia   o   różniczkowaniu   szeregu   potęgowego. 

Przykład zastosowania.
TW:   Niech   liczba   0<R≤∞   będzie   promieniem   zbieżności 
szeregu   potęgowego   wtedy   ∑

n=1

(nC

n

*X

n-1

)   jest   zbieżny   na 

przedziale (-R,R) i (∑

n=0

C

n

*X

n

)’ = ∑

n=1 

nC

n

*X

n-1

.

UWAGA! Podobny wzór jest prawdziwy dla postaci: ∑

n=0

C

n

(X-

X

0

)

n

Przykład: Oblicz ∑

n=1

n(0/5)

n-1

Rozpatrzmy szereg (∑

n=0

X

n

)’=(1/(1-x))’=1/(1-x)

2

 dla (-1,1), 

Korzystamy z TW.   (∑

n=0

X

n

)’ = ∑

n=1  

nX

n-1  

; ∑

n=1  

(0,5)

n-1

=1/(1-

0,5)

2

=4

57. Twierdzenie o całowaniu szeregu potęgowego. Przykład 
zastosowania.
TW:   Niech   liczba   0<R≤∞   będzie   promieniem   zbieżności 
szeregu potęgowego ∑

n=0

C

n

*X

n

 , x

0

=0  wtedy szereg ∑

n=0

(C

n

/

(n+1))*X

n+1

  jest   zbieżny   dla   każdego   xє(-R,   R),   ponadto 

∫ ∑

=

x

n

n

n

dt

t

C

0

0

)

(

= ∑

n=

0(C

n

/(n+1))*X

n+1

.

UWAGA! Podobny wzór jest prawdziwy dla postaci: ∑

n=0

C

n

(X-

X

0

)

n

Przykład: ln(1+x)
Wiemy, że szereg geom. 1-t+t

2

-t

3

+…=1/(1+t) jest zbieżny w (-

1,1)

+

=

+

x

x

dt

t

t

dt

t

0

0

2

...)

1

(

1

1

=x- x

2

/2 + x

3

/3 - …= ∑

n=1

(-

1)

n-1

 * X

n

/n   w przedziale (-1,1)

58.   Równania   różniczkowe.   Rozwiązywanie   szczególne. 
Rozwiązanie   ogólne.   Zagadnienie   Cauchy’ego.   Warunki 
początkowe. Rząd równania różniczkowego. Krzywa całkowa.
DEF.   Równaniem   różniczkowym   zwyczajnym   nazywamy 

równanie postaci F (x, y, y’, y”, y

(n’)

) = 0 w którym F - funkcja 

wiadoma od n+2 zmiennych, y(x) - niewiadoma określona na 
przedziale (a, b);
DEF. Liczbę n (w równaniu F (x, y, y’, y”, y

(n’)

) = 0) nazywamy 

rzędem równania różniczkowego

DEF.  Równaniem  ogólnym  równania   F(x, y,  y’,  y”,  y

(n’)

)  = 0 

nazywamy zbiór wszystkich rozwiązań tego równania.
DEF. Rozwiązanie, szczególny, równania F(x, y, y’, y”, y

(n’)

) = 0 

nazywamy każdą pojedynczą funkcję spełniającą to równanie.

DEF.   Wykres   każdego   rozwiązania   szczególnego   równania 
różniczkowego nazywamy krzywą całkową tego równania.

DEF. Zagadnieniem Cauchy’ego dla równania F(x, y, y’, y”, y

(n’)

= 0 nazywamy następujące zagadnienie: „znaleźć rozwiązanie 
szczególne   danego   równania   F(x,   y,   y’,   y”,   y

(n’)

)   =   0   które 

spełnia warunki początkowe”: y(x

0

) = y

0

; y’(x

0

) = y

1

 ; …; y

(n’)

 = y

n-

1; 

W  tych  wartościach  liczby   y

0

,   y

1

…y

n-1

  są  znane   i  nazywamy 

wartościami początkowymi
59.   Równanie   o   zmiennych   rozdzielonych.   Postać 

różniczkowa równania. Przykłady
[ f(x) określ. na (a,b) i g(x) określ. na (c,d) ] są ciągłe g(x)≠0

DEF.   Równanie   różniczkowe   postaci:   y’(x)=f(x)/g(y(x))   o   f. 
niewiadomej   y(x)   i   nazywamy   równ.   różniczkowym   o 
zmiennych rozdzielonych. 

Jeśli   dy/dx   =   f(x)/g(y)   to   można   to   zapisać   w   postaci 
różniczkowej: g(y)dy=f(x)dx

Przykład1: g(y(x))*y’(x)=f(x)
∫ g(y(x))*y’(x)dx=∫f(x)dx
y(x)=y wtedy  dy=y’(x)dx,   ∫g(y)dy=∫f(x)dx

Jeśli   G(y)   –   jest   f.   pierwotną   dla   g(y)   i   F(x)   jest   funkcją  
pierwotną dla f(x) to mamy

G(y)=F(x)+C;         y=G

-1

[F(x)+C]   –   równanie   ogólne 

y’(x)=f(x)/g(y(x))
Przykład2:   znajdź   rozwiązanie   szczególne:   dy/dx=e

-y

*cos 

spełnia w.p. y(0)=0, x=0, y=0
∫e

y

dy = ∫cosxdx;   e

y

=sinx + C;   e

0

=sin0 + C;   1=C;  e

y

=sinx+1 

oraz ln(e

y

=ln(sinx+1)

l=ln(sinx+1) rozwiązanie zagadnienia Cauche’go
60.   Równanie   liniowe   rzędu   1-go.   Jednorodne   i 

niejednorodne.
DEF. dy/dx + p(x)y = f(x); p(x), f(x) – f. dane i ciągłe w (a, b); 

nazywamy   równaniem   różniczkowym   liniowym   rzędu   1-go: 
jednorodnym gdy f(x)=0, niejednorodnym f(x)≠0
Przykład: dy/dx –e

xy

=0 – równ. liniowe rzędu 1-go jednorodne 

(p(x)=e

x

, f(x)=0)

dy/dx+2sinx*y=cos – równ. liniowe rzędu 2-

go niejednorodne (p(x)=2sinx, f(x)=cos)

dy/dx + y

2

 = 0 nie jest równ. liniowym rzędu 

1-go
61.   Rozwiązanie   równania   liniowego   rzędu   1-go 
jednorodnego.
dy/dx + p(x)y=0; 
Równanie dy/dx + p(x)y=0 spełnia funkcja y(x)=0;  Jeśli y(x)≠0 
jest równ. 0 zmiennych rozdzielonych
dy/dx = -p(x)y;  p(x) = ∫p(x)dx
∫dy/y = ∫-p(x)dx;   
ln|y| = -p(x) + C

1

, C

1

єR;   

|y|=e

-p(x)

 * e

C1

,  C

1

 єR

y = e

C1 

* e

-p(x)

  lub  y= - e

C1 

* e

-p(x) 

  c=e

C1

y = c * e

-p(x)

, c≠0

Rozw. ogólne równania dy/dx + p(x)y=0:   y = c * e

-p(x)

, cєR

Rozważamy zagadnienie Cauche’go dla tego równania:
y(x

0

)=y

0

;   y

0

=c*e

-p(x0)

c=y

0

* e

-p(x0)

W: Jeśli funkcja p(x) jest ciągła w przedziale (a, b) to wzór:” y = 
ce

-p(x)

,   c   є   R   ”   przedstawia   rozwiązanie   ogólne   zadanego 

równania. Zagadnienie Cauchy’ego dla zadanego równania ma 

dokładnie 1. rozwiązanie.
62.   Rozwiązanie   równania   liniowego   rzędu   1-go 
niejednorodnego. Metoda uzmienniania stałej.

Metoda   polega   na   tym,   że   we   wzorze:   y=ce

-P(x)

,   c   є   R, 

zastępujemy stałą c funkcją C(x) i tak dobieramy funkcję, aby 

y(x) = C(x)e

-P(x)

  była rozwiązaniem ogólnym równania dy/dx – 

e

xy

 = 0. Czyli, C(x) = ∫f(x)e

P(x)

dx + C

1

 jest rozwiązaniem ogólnym, 

aby otrzymać rozwiązanie  szczególne  to musimy z warunku 

(wcześniej podanego) obliczyć nasze C

1

.

63.   Rozwiązanie   równania   liniowego   rzędu   1-go 

niejednorodnego. Metoda przewidywań.
Rozwiązanie   ogólne   równania   niejednorodnego   można 
zapisać,   jako   sumę   rozwiązanie   ogólnego   równania 

jednorodnego   oraz   rozwiązania   szczególnego.     Równanie 
szczególnego możemy wyznaczyć metodą przewidywania, tzn. 

jeżeli   p(x)   =   const   a   q(x)   jest   wielomianem,   funkcją 
wykładniczą,   sinusem,   cosinusem   lub   kombinację 

wymienionych   to  istnieje  rozwiązanie   szczególne  (RS)  w tej 
samej postaci, ale z innymi współczynnikami, które wyliczamy 

po podstawieniu do równania.np. 
64. Równanie zupełne. Rozwiązanie.
Niech będą dane funkcje P(x,y) i Q(x,y) klasy C

1

  w pewnym 

obszarze normalnym D, i niech Q(x,y) będzie różne od zera w 
tym obszarze D.

dy/dx = -P(x,y)/Q(x,y)
P(x,y)dx + Q(x,y)dy = 0 (*)
Mówimy,   że   równanie   (*)   jest   równaniem   różniczkowym 
zupełnym, gdy istnieje taka funkcja u(x,y) klasy C

2

 w obszarze 

D,   której   różniczka   zupełna   równa   się   lewej   stronie   tego 

równania.
u'

x

dx + u'

y

dy = P(x,y)dx + Q(x,y)dy, czyli u'

x

 = P(x,y) i u'

y

 = Q(x,y)

Rozwiązanie:   du = 0, czyli u(x,y) = C – jest to rozw. ogólne 
równania (*) zapisane w postaci uwikłanej
65. Równanie liniowe rzędu 2-go o stałych współczynnikach, 

jednorodne.   Rozwiązanie   za   pomocą   równania 
charakterystycznego.
y'' + py' + qy = 0,     p,qєR  jest to równ. różniczkowe liniowe 
jednorodne   II   rzędu   o   stałych   współczynnikach.   Jego 
równaniem charakterystycznym jest równanie: r

2  

+ ar + b = 0 

(*). Rozwiązanie równania różniczkowego jest w zależności od 
pierwiastków równania (*):
- dwa pierwiastki rzeczywiste (r

1

, r

2

)   to rozwiązanie ogólne: 

C

1

e

r1x

 + C

2

e

r2x

- jeden pierwiastek rzeczywisty (r

0

) to RO: C

1

e

r0x

 + C

2

xe

r0x

-   pierwiastki   zespolone   (a+bi,   a-bi)   to   RO:   C

1

e

ax

cosbx   + 

C

2

e

ax

sinbx

66. Równanie liniowe rzędu 2-go o stałych współczynnikach, 
niejednorodne. Rozwiązanie metodą uzmiennienia stałych.
Równanie różniczkowe liniowe niejednorodne: y'' + ay' + b = 

f(x) można rozwiązać metodą uzmiennienia stałych, czyli stałe 
C

1

  i C

2

  zamienić na funkcje C

1

(x), C

2

(x) które będą spełniały 

układ równań:
C'

1

(x)y

1

(x) + C'

2

(x)y

2

(x) = 0

C'

1

(x)y'

1

(x) + C'

2

(x)y'

2

(x) = f(x)

z którego wyliczamy algebraicznie C'

1

, C'

2

, a następnie całkując 

C

1

, C

2

UWAGA!!   współczynnik   przy   y''   musi   być   1.   Jeśli   nie   jest 
dzielimy obustronnie przez niego równanie.