12-bob: 3 o'lchovli fazo
Ushbu bobda biz uch o'lchovli fazoni (3 o'lchovli fazo yoki \({\mathbb{R}^3}\)) batafsilroq ko'rib chiqishni boshlaymiz. Bu Calculus III uchun juda muhim mavzu, chunki Calculus III ning yaxshi qismi uch (yoki undan yuqori) o'lchovli fazoda amalga oshiriladi.
Biz 3D kosmosdagi grafik tenglamalarini, shuningdek vektor qiymatli funktsiyalarni va ular bilan qanday hisoblashni ko'rib chiqamiz. Shuningdek, biz 3D makon uchun bir nechta yangi koordinata tizimlarini ko'rib chiqamiz.
Bu eslatmalarning ikkita joyida mavjud bo'lgan yagona bob. Biz dastlab ushbu eslatmalarni yozganimizda, bu mavzularning barchasi Hisob-kitob II da yoritilgan edi, ammo shundan keyin biz ularning bir nechtasini Calculus III ga ko'chirdik. Shunday qilib, bobni bo'lish o'rniga, biz uni Calculus II eslatmalarida saqladik va nusxasini Calculus III eslatmalariga joylashtirdik. Hisob-kitob III da yoritilmagan ko'pgina bo'limlar ba'zan u erda qo'llaniladi va shuning uchun ular bizga kerak bo'lganda tezkor ma'lumotnoma bo'lib xizmat qiladi. Bundan tashqari, bu har ikki joyda mavzuni o'rgatadiganlarga eslatmalarni tezda olishlariga imkon beradi.
Mana, ushbu bobdagi mavzular ro'yxati.
3D koordinata tizimi - Ushbu bo'limda biz standart uch o'lchovli koordinatalar tizimini, shuningdek, uch o'lchovda ishlash uchun zarur bo'lgan ba'zi umumiy belgilar va tushunchalarni taqdim etamiz.
Chiziqlar tenglamalari – Ushbu bo'limda biz uch o'lchovli fazodagi chiziqlar tenglamasining vektor shakli va parametrik shaklini olamiz. Shuningdek, biz uch o'lchovli fazodagi chiziqlarning simmetrik tenglamalarini beramiz. Shuni ham yodda tutingki, bu shakllar ikki o'lchovli fazodagi chiziqlar uchun ham foydali bo'lishi mumkin.
Tekislik tenglamalari – Ushbu bo'limda biz tekislikning vektor va skalyar tenglamasini chiqaramiz. Shuningdek, tekislikda yotgan uchta nuqtadan tekislik tenglamasini yozishni ko'rsatamiz.
Kvadrat yuzalar - Ushbu bo'limda biz kvadrat yuzalarning ba'zi misollarini ko'rib chiqamiz. Kvadrat yuzalarga konuslar, silindrlar, ellipsoidlar va elliptik paraboloidlar misol bo'la oladi.
Bir nechta o'zgaruvchilarning funktsiyalari - Ushbu bo'limda biz bir nechta o'zgaruvchilarning funktsiyalari haqidagi ba'zi muhim mavzularni qisqacha ko'rib chiqamiz. Xususan, biz bir nechta o'zgaruvchilar funksiyasining sohasini, shuningdek, daraja egri chizig'ini, tekis sirtlarni va izlarni topishni muhokama qilamiz.
Vektor funktsiyalari - Ushbu bo'limda biz uch o'lchovli fazodagi egri chiziqlarga e'tibor qaratuvchi vektor funktsiyalari tushunchasini kiritamiz. Biroq, biz sirtlarga ham qisqacha tegamiz. Biz vektor funksiyaning sohasini qanday topishni va vektor funksiyaning grafigini qanday ko'rsatishni ko'rsatamiz. Shuningdek, biz vektor funktsiyalari va parametrik tenglamalar o'rtasidagi oddiy munosabatni ko'rsatamiz, bu ba'zida juda foydali bo'ladi.
Vektor funktsiyalari bilan hisoblash - Ushbu bo'limda biz vektor funktsiyalari bilan asosiy hisob-kitoblarni, ya'ni limitlar, hosilalar va integrallarni qanday qilish kerakligini muhokama qilamiz.
Tangens, normal va binormal vektorlar - Ushbu bo'limda biz tangens, normal va binormal vektorlarni aniqlaymiz.
Vektor funksiyalari bilan yoy uzunligi - Ushbu bo'limda biz materialning boshida qo'llagan yoy uzunligi formulasini vektor funktsiyasining yoy uzunligini topish uchun kengaytiramiz. Ko'rib turganimizdek, yangi formula haqiqatan ham biz ko'rgan formulaning deyarli tabiiy kengaytmasidir.
Egrilik – Ushbu bo'limda vektor funksiyaning egriligini (ya'ni funktsiya berilgan nuqtada qanchalik tez o'zgarishini) hisoblash uchun ikkita formulani beramiz.
Tezlik va tezlanish - Ushbu bo'limda biz lotinlarning standart qo'llanilishini, joylashuv funktsiyasi vektor funktsiyasi bilan berilgan ob'ektning tezligi va tezlanishini qayta ko'rib chiqamiz. Tezlanish uchun biz normal tezlanish va tangensial tezlanish uchun formulalarni beramiz.
Silindrsimon koordinatalar - Ushbu bo'limda biz silindrsimon koordinatalar tizimini, uch o'lchovli koordinatalar tizimi uchun muqobil koordinatalar tizimini aniqlaymiz. Ko'rib turganimizdek, silindrsimon koordinatalar haqiqatan ham qutb koordinatalarining uch o'lchamli sozlamalarga juda tabiiy kengayishidan boshqa narsa emas.
Sferik koordinatalar - Ushbu bo'limda biz sferik koordinatalar tizimini, uch o'lchovli koordinatalar tizimi uchun yana bir muqobil koordinatalar tizimini aniqlaymiz. Ushbu koordinatalar tizimi sferik jismlar bilan ishlash uchun juda foydali. Biz silindrsimon koordinatalar va sferik koordinatalar, shuningdek, dekart va sferik koordinatalar o'rtasida konvertatsiya qilish uchun formulalarni olamiz (ikkisidan ko'ra foydaliroq).