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Capítulo 8 Geometria Analítica do Espaço 1 8.1 Determinantes de segunda e terceira ordem 1 8.1.1 Determinante de segunda ordem, sistema de equações lineares com duas variáveis 1 8.1.2 Determinante de terceira ordem, sistema de equações lineares de três variáveis 4 Exercício 8.1 6 8.2 Sistema de coordenadas retangulares espaciais 7 8.2.1 Sistema de coordenadas retangulares espaciais 7 8.2.2 Distância entre dois pontos 8 8.2.3 Coordenadas de pontos em um segmento de reta Exercício 8.2 11 8.3 Álgebra Vetorial 12 8.3.1 O conceito de vetor 12 8.3.2 Operações de adição, subtração e multiplicação de vetores 13 8.3.3 Representação coordenada de vetores 14 8.3.4 Cossenos de direção e números de direção de vetores 16 8.3.5 Produto escalar de vetores 18 8.3.6 Produto vetorial 22 8.3.7 Produtos mistos de vetores 25 Exercício 8.3 27 8.4 Planos e retas no espaço 29 8.4.1 Plano 30 8.4.2 Linha reta 37 8.4.3 Relação entre reta e plano 42 Exercício 8.4 46 8.5 Superfícies quadráticas e curvas espaciais 50 8.5.1 Esfera 50 8.5.2 Elipsóide 51 8.5.3 Hiperboloide de folha única 53 8.5.4 Hiperboloide de folha dupla 55 8.5.5 Parabolóide elíptico 56 8.5.6 Paraboloide hiperbólico 57 8.5.7 Cone secundário 59 8.5.8 Cilindro 60 8.5.9 Curvas espaciais e suas projeções em planos coordenados 61 Exercício 8.5 64 Capítulo 9 Cálculo diferencial de funções multivariadas e suas aplicações 65 9.1 Limites e continuidade de funções de duas variáveis 65 9.1.1 Definição de funções binárias 65 9.1.2 Limites de funções de duas variáveis 67 9.1.3 Funções contínuas bidimensionais 68 Exercício 9.1 70 9.2 Derivadas parciais, diferenciais totais 71 9.2.1 Derivadas parciais 71 9.2.2 Derivadas parciais de ordem superior 74 9.2.3 Diferencial total 76 9.2.4 Aplicações do Diferencial Total 79 Exercício 9.2 80 9.3 Derivadas de funções compostas e implícitas 81 9.3.1 Derivadas de funções compostas 81 9.3.2 Derivadas de funções implícitas 85 9.3.3 Fórmula de Taylor para uma função binária89 Exercício 9.3 91 9.4 Aplicações de derivadas parciais 93 9.4.1 Tangentes e planos normais de curvas espaciais 93 9.4.2 Planos tangentes e normais de superfícies 96 9.4.3 Valores extremos incondicionais de funções multivariadas 98 9.4.4 Valores extremos condicionais de funções multivariadas 105 Exercício 9.4 108 Capítulo 10 Reintegração 110 10.1 Definição e propriedades de integrais duplas 110 10.1.1 Volume do cilindro superior curvo, massa da placa fina 110 10.1.2 Definição de integral dupla 111 10.1.3 Propriedades de integrais duplas, teorema do valor médio 112 Exercício 10.1 114 10.2 Cálculo de integrais duplas, área de superfície 114 10.2.1 Calculando Integrais Duplas Usando Coordenadas Cartesianas 114 10.2.2 Calculando Integrais Duplas Usando Coordenadas Polares 121 10.2.3 Área de uma Superfície 124 Exercício 10.2 127 10.3 Integrais Triplos 128 10.3.1 O conceito de integral tripla 128 10.3.2 Cálculo de integrais triplas usando coordenadas retangulares 129 10.3.3 Cálculo de integrais triplas usando coordenadas cilíndricas 132 10.3.4 Cálculo de integrais triplas usando coordenadas esféricas 134 Exercício 10.3 137 Capítulo 11 Integrais de Curva, Integrais de Superfície 139 11.1 Integrais de curva 139 11.1.1 Integrais curvilíneas do primeiro tipo 139 11.1.2 Integrais curvilíneas do segundo tipo 142 11.1.3 Relação entre dois tipos de integrais de curva 147 Exercício 11.1 148 11.2 Fórmula de Green, a condição independente do caminho para integrais de curva plana 149 11.2.1 Fórmula de Green 149 11.2.2 As condições para que integrais de curva plana sejam independentes do caminho 152 11.2.3 Para resolver equações diferenciais totais 155 Exercício 11.2 158 11.3 Integrais de superfície 159 11.3.1 Integral de superfície do primeiro tipo 159 11.3.2 Problemas de fluxo, integrais de superfície do segundo tipo 161 11.3.3 Relação entre dois tipos de integrais de superfície 167 Exercício 11.3 168 11.4 Fórmula Okutaka 169 Exercício 11.4 172 11.5 Fórmula de Stokes, a condição independente do caminho para integrais de curvas espaciais 172 11.5.1 Fórmula de Stokes 172 11.5.2 Condições para a independência da integral da curva espacial do caminho 175 Exercício 11.5 177 11.6 Introdução à Teoria de Campo 177 11.6.1 Campo de Quantidade, Campo Vetorial 206 11.6.2 Derivadas direcionais de campos escalares 214 11.6.3 Campo de gradiente 180 11.6.4 Campo de divergência 181 11.6.5 Campo de ondulação 203 Capítulo 12 Álgebra Linear 186 12.1 Determinantes de ordem n 186 12.1.1 Definição de determinante de ordem n 206 12.1.2 Propriedades dos Determinantes 208 12.1.3 Cálculo de Determinantes 208 Exercício 12.1 206 12.2 Matrizes, Vetores 208 12.2.1 Conceitos de matrizes e vetores n-dimensionais 208 12.2.2 Operações com matrizes e vetores 210 12.2.3 Determinante de uma matriz quadrada 218 12.2.4 Matrizes reversíveis 219 12.2.5 Matriz de classificação 224 12.2.6 Dependência Linear de Vetores 227 12.2.7 Grupos Linearmente Independentes Máximos, Classificação de Grupos de Vetores 234 12.2.8 Bloco de matriz curta 236 Exercício 12.2 239 12.3 Sistemas de equações lineares 242 12.3.1 Lei de Cramer 243 12.3.2 Eliminação Gaussiana 246 12.3.3 Determinar se um sistema linear de equações tem uma solução 252 12.3.4 Propriedades e Estrutura de Soluções para Sistemas de Equações Lineares 257 12.3.5 Matriz inversa usando transformações elementares de linha 264 Exercício 12.3 267 12.4 Diagonalização de matrizes 269 12.4.1 Matriz de similaridade 269 12.4.2 Autovalores e Autovetores 271 12.4.3 Condições para a diagonalização de uma matriz 275 12.4.4 Diagonalização de matrizes para resolução de sistemas de equações diferenciais homogêneas lineares com coeficientes constantes 282 Exercício 12.4 285 12.5 Formas quadráticas reais 287 12.5.1 Matriz Ortogonal 287 12.5.2 Método de Ortogonalização de Schmidt 290 12.5.3 Simplificação de Formas Quadráticas Reais 292 12.5.4 Forma quadrática positiva definida 301 Exercício 12.5 303 Apêndice Exercício Respostas e Dicas 304 |
breve introdução | |
Este livro consiste em dois volumes. O conteúdo do primeiro volume inclui limites e continuidade, derivadas e diferenciais, aplicações de derivadas, integrais indefinidas, integrais definidas e suas aplicações, uma introdução às equações diferenciais e equações de diferença, séries de termos constantes em séries, séries de termos de funções, séries de cortina e séries de Fourier. O apêndice introduz os conceitos básicos de funções hiperbólicas, coordenadas polares e números complexos. O conteúdo do segundo volume inclui geometria analítica do espaço, cálculo diferencial de funções multivariadas e suas aplicações, integrais múltiplas, integrais de curva e superfície, uma introdução à teoria de campo, determinantes em álgebra linear, matrizes e vetores, sistemas de equações lineares, diagonalização de matrizes e formas quadráticas reais. "College Mathematics Course (Volume 2)" integra cálculo, geometria analítica do espaço e álgebra linear. O arranjo do conteúdo foi recentemente combinado, prestando atenção à conexão entre os vários conhecimentos, tornando-o mais razoável e conciso. Este livro pode ser usado como livro-texto e referência para alunos de graduação em ciências, engenharia, agricultura e medicina, exceto para cursos com requisitos particularmente altos de matemática, como matemática, física e astronomia. |