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
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. |
|
'в |
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 |
\ |
= |
| х |. |
|
|
|
|
|
|
|
18