Файл: Тарасов, Н. П. Курс высшей математики для техникумов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

советских математических школ, возглавляемых круп­ ными советскими учеными.

Выдающаяся роль в развитии математики принадле­ жит школе теории функции, тесно связанной с именем

академика

Николая Николаевича

Л у з и н а

(1883—

1950). Работы H. Н. Лузина

и его учеников: М. Я. С у с -

л и н а

(1894—1919), П . С . А л е к с а н д р о в а ,

А . Н . К о л ­

м о г о р о в а ,

А. Я. Х и н ч и н а

(1894—1959),

Д . Е . М е н ь ­

ш о в а

выдвинули советскую

школу

теории

функций

на

ведущее место в мире.

 

 

 

 

 

Совершенно исключительные достижения

имеет

со­

ветская школа теории вероятностей, продолжившая на­

правление,

установленное

в этой

математической обла­

сти П. Л.

Ч е б ы ш е в ы м

и его учениками А. М. Л я-

п у н о в ы м

и А. А. М а р к о в ы м

(1856—1922). Работы

А. Н. К о л м о г о р о в а , А. Я. Х и н ч и н а , С. Н. Б е р н - ш т е й н а (1880—1968), Н. В. С м и р н о в а (1900—1966) и других советских математиков имеют решающее зна­ чение в развитии теории вероятностей и ее практиче­ ских приложений.

Советскую школу теории чисел возглавляет Герой Со­ циалистического Труда академик И. М. В и н о г р а д о в . Его работы создали целое направление в теории чисел.

Здесь не представляется возможным даже вкратце рассказать о больших достижениях советских ученых в других областях математики. Упомянем лишь о выдаю­ щейся роли в развитии теории дифференциальных урав­

нений в частных производных

академиков И.

Г, П е т ­

р о в с к о г о (1901—1973) и С.

Л. С о б о л е в а .

Многие

советские ученые не ограничивают своих интересов од­ ной какой-либо математической дисциплиной, а рабо­ тают в различных областях математической науки. Так,

например,

Герой

Социалистического

Труда

академик

А. Н. К о л м о г о р о в

является

одним из самых разно­

сторонних

и крупнейших

математиков

современности.

 

А. Н. Колмогоров

и

другие

советские

математики

с

большим

успехом применяют

математическую теорию

к

решению

чисто

производственных

задач,

продолжая

тем самым

традицию

русской науки,

сильной тем, что

она никогда не отрывала теорию от практики, а в прак­ тике руководствовалась результатами теоретических ис­ следований. Вот что говорил П. Л. Чебышев о связи теории с практикой: «Сближение теории с практикой дает самые благотворные результаты, и не одна только

14


практика от этого выигрывает; сами науки развиваются под влиянием ее; она открывает им новые предметы для исследования или новые стороны в предметах, давно известных» (Избр. матем. труды. Гостехиздат, 1946, стр. 100).

Примерами блестящего сочетания теории с практи­ кой служат работы крупнейших отечественных инжене­

ров и механиков:

H . Е. Ж у к о в с к о г о

(1847—1921),

академика, Героя

Социалистического

Труда

С. А. Ч а п-

л ы г и н а

(1869—1942) и академика,

Героя

Социалиста-'

ческого Труда А. Н. К р ы л о в а

(1863—1915).

 

H . Е. Жуковский является основоположником уче­

ния об

авиации:

его часто называют «отцом русской

авиации». Открытия H. Е. Жуковского

в теории авиа­

ции не

потеряли

своего значения и

до

сего

времени.

В частности, H . Е. Жуковский

теоретически

обосновал

возможность фигур высшего пилотажа, и эти его тео­ ретические работы блестяще подтвердил капитан рус­ ской армии П. Н. Нестеров (1887—1914), первый в мире сделавший «мертвую петлю». H . Е. Жуковский зани­ мался также разнообразными вопросами техники и ме­

ханики. Все его исследования

отличаются высокой ма­

тематической культурой.

 

С. А. Чаплыгин — ученик

H . Е. Жуковского — был

одним из наиболее ярких представителей механики по­ следнего времени. В своих работах по теории авиации он применил новые математические методы, давшие блестящие результаты. Наряду с этим он занимался и чисто математическими вопросами; так, например, он дал новый способ приближенного решения некоторых классов дифференциальных уравнений (усовершенство­ ванный впоследствии H. Н. Лузиным).

А. Н. Крылов работал в области кораблестроения и навигации; его работы в этой области имеют классиче­ ский характер. Подобно H . Е. Жуковскому и С. А. Чап­ лыгину, он оставил после себя и ряд ценных математи­ ческих иследований. А. Н. Крылов был исключительным знатоком приближенных методов в математике и яв­ ляется изобретателем сложной математической расчет­ ной машины. А. Н. Крылов уделял много внимания ис­ тории математики. Его перу принадлежит прекрасный перевод классического сочинения И. Ньютона «Матема­ тические начала натуральной философии»; этот перевод 'А. Н. Крылов снабдил ценными комментариями,

15


ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ НА ПЛОСКОСТИ

ГЛАВА I

ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ т о ч к и НА ПЛОСКОСТИ. ПРОСТЕЙШИЕ ЗАДАЧИ НА ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КООРДИНАТ

§

1. Прямоугольная система

координат. Установим

на

прямой начало отсчета О и

единицу длины (мас­

штаб); точкой О прямая разбивается на два луча; на­

правление

одного

из

них

назовем положительным, а дру­

гого отрицательным.

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямая,

на

которой

установлены

начало

отсчета О

и масштаб

и

на

которой

выбрано

положительное

на­

 

 

 

правление,

называется

числовой

 

 

 

осью. Это наименование связано с

 

 

 

хорошо известным

читателям

спо­

 

 

 

собом

изображения

вещественных

 

 

 

чисел точками прямой линии. Чис­

 

 

 

ловую

ос> называют

иначе коорди­

~~q

 

 

натной

осью

или осью

координат.

 

 

 

Две

взаимно

 

перпендикулярные

 

 

 

оси координат с

общим

началом

О

Рис.

1.

 

их

точке

пересечения

образуют

стему координат

прямоугольную

декартову*)

си­

на

плоскости

(рис.

1 ) . Масштабы

по

обеим осям мы всегда будем предполагать одинако­ выми, что, вообще говоря, необязательно. На чертежах масштаб обычно специально не указывается. Положи­

тельные

направления

осей указываются

стрелками.

Одна

из

осей координат называется

осью абсцисс

(ось

Ох),

а

другая — осью ординат

(ось

Oy).

*)

По

имени'великого

французского

математика Декарта (см.

.,, сноску

на.стр. Ш). .--у

 

 

 


Начало координат делит каждую

из

осей координат

на две

части: положительную (от начала координат в

сторону

положительного направления)

и

отрицательную

(от начала координат в сторону отрицательного направ­ ления).

Оси координат будем всегда располагать друг отно­ сительно друга так, чтобы вращение положительной части оси абсцисс около начала координат до совмеще­ ния с положительной частью оси ординат по кратчай­ шему пути происходило в направлении, противополож­

ном движению

часовой стрелки..

 

 

 

 

§ 2. Прямоугольные координаты точки на плоскости.

Возьмем

на

плоскости хОу

точку М, не лежащую ни на

оси Ох, ни на оси Oy; опустим из этой точки перпенди­

куляры

MN

и

MP соответственно на ось абсцисс и на

ось ординат. Точки N и

Р,

являющиеся

 

 

 

основаниями

 

перпендикуляров,

будут

м

 

 

лежать либо на положительной, либо на

 

 

отрицательной

части

соответствующей

 

 

 

оси (рис. 2 ) .

 

 

 

 

 

 

 

Абсциссой

 

точки M

называется

дли-

~#

д\

а

на отрезка ON, взятая со знаком плюс,

 

 

 

если точка

N

лежит на

положительной

 

Рис. 2.

части оси абсцисс, и со знаком минус,

 

 

 

если точка N оказывается на отрицательной части оси

абсцисс. Абсциссу точки M обозначают

обычно

бук­

вой X.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ординатой

точки M

называется

длина отрезка

ОР,

взятая со знаком плюс, если точка Р лежит на положи­

тельной

части

оси ординат, и со знаком минус, если

точка Р оказывается на отрицательной части оси орди^

нат. Ординату

точки M обозначают обычно буквой у.

Согласно этим определениям, абсцисса точки

М,

изображенной на рис. 2, отрицательна, а ордината по­

ложительна.

 

M лежит

на оси Ох, то

ее ордината у

Если

точка

считается равной нулю; если точка ЛІ лежит на оси

Oy,

то ее абсцисса х считается равной нулю. Следовательно,

если точка M совпадает с началом координат О, ее

абсцисса и ордината равны нулю.

 

 

 

 

Абсцисса X и ордината у точки M плоскости назы­

ваются

прямоугольными

 

декартовыми

координатами

точки М. В дальнейшем мы будем называть их просто

координатами

 

точки М.

 

 

 

Г#о . п у б л и ч н а я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІШУЧНО - Т » Х « И ' М - , К ! Ж

 

 

 

 

 

 

 

биЗлчоі - л«а

С С С И

 

 

 

 

 

 

 

Э К З Е М П Л Я Р

Ч И Т А Л Ь Н О Г О З А Л А


Очевидно каждой точке M плоскости соответствует единственная пара координат х, у.

Обратно, каждой паре чисел х, у соответствует единственная точка M плоскости, координатами которой являются эти числа. В самом деле, пусть оба числа х и у отличны от нуля. Отложим от начала координат О

отрезок

ON длиною |л-|*) в положительном

направле­

 

 

 

нии

оси

Ох, если

X > 0, и в

отрицатель­

У

 

 

ном

направлении

оси

Ох,

если х <С 0.

1

 

Точно

так

же

отложим

отрезок

ОР

дли­

0

 

 

 

 

ною

\у\

в

положительном

направлении

0

 

X

оси

Oy,

если

у >• 0, и

в отрицательном

 

направлении

оси

Oy,

если

у <С 0.

Из

 

 

m

IF

 

концов N и Р

построенных отрезков

вос­

 

 

 

ставим

перпендикуляры

соответственно к

Рис. 3.

 

о с и

Q X

и

к

о с и

фу. э т и

п е р П ендикуляры

пересекутся в единственной точке M плоскости, для которой числа х и у являются, очевидно, ее координатами.

Если

х=£

0,

а у = 0, то соответствующая

этим

чис­

лам точка M

будет лежать на оси Ох; если

же х = 0,

а у ф

0,

то

мы

получим

единственную

точку

М,

лежа­

щую

на

оси

Oy.

Наконец,

если х = 0

и у =

0, то

этим

числам соответствует точка М, совпадающая с началом координат О.

Итак, каждой точке M плоскости соответствует един­ ственная пара координат х, у, и обратно, каждой паре координат X, у отвечает единственная точка M плоско­ сти. Как говорят, точка M вполне определяется своими координатами.

Если точка M имеет координаты х, у, то это обозна­ чают так: М{х; у).

Из всего сказанного следует, что введение понятия координат точки позволяет решить задачу определения положения точки на плоскости при помощи чисел.

Оси координат разбивают всю плоскость на 4 части, называемые четвертями или квадрантами, нумерация которых указана на рис. 3.

*)

Символом

|л:|

обозначается

абсолютная

величина числа

х.

Напомним,

что абсолютной

величиной

или

модулем

числа

х

назы­

вается

само число X, если оно положительное или нуль, и число —х,

если

оно

отрицательное.

Таким образом,

| х

| —

х, если

х

^

0,

| x j = — X,

если

X <

0.

Например,

|5| =

5;

\—5|

= . — (—5)

=

5.

Очевидно, всегда

j т

\

=

| х |.

 

 

 

 

 

 

 

18