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images/legal_standard_00076.png
CHANGED
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Git LFS Details
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Git LFS Details
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markdowns/education_chemistry_00011.md
CHANGED
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@@ -136,11 +136,11 @@
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| 136 |
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| 137 |
对侧链 R 基不解离的中性氨基酸来说,其等电点是它的 $pK_{a1}$ 和 $pK_{a2}$ 的算术平均值;
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| 138 |
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| 139 |
-
$pI = \frac{1}{2}(pK_{a1} + pK_{a2}).$
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| 140 |
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| 141 |
这可由氨基酸的解离公式推导出来。将前面所列的 $K_{a1}$ 和 $K_{a2}$ 的等式,
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| 142 |
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| 143 |
-
$K_{s1}=\frac{[A^{*}][H^{*}]}{[A^{*}]}$
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| 144 |
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| 145 |
-
$K_{a2} = \frac{[A^-][H^+]}{[A^*]}$
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| 146 |
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| 136 |
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| 137 |
对侧链 R 基不解离的中性氨基酸来说,其等电点是它的 $pK_{a1}$ 和 $pK_{a2}$ 的算术平均值;
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| 138 |
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| 139 |
+
$$pI = \frac{1}{2}(pK_{a1} + pK_{a2}).$$
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| 140 |
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| 141 |
这可由氨基酸的解离公式推导出来。将前面所列的 $K_{a1}$ 和 $K_{a2}$ 的等式,
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| 142 |
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| 143 |
+
$$K_{s1}=\frac{[A^{*}][H^{*}]}{[A^{*}]}$$
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| 144 |
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| 145 |
+
$$K_{a2} = \frac{[A^-][H^+]}{[A^*]}$$
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| 146 |
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markdowns/education_chemistry_00019.md
CHANGED
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@@ -14,11 +14,11 @@ A. 当 $E_L \ne E_R$ 时,左、右圆偏振光叠合成椭圆偏振光。虚
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| 14 |
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| 15 |
圆二色性还能用于估算蛋白质中 $\alpha$ 螺旋、$\beta$ 折叠片和无规卷曲的含量。假设蛋白质分子全由这 3 种构象单元组成,它们所含的残基数占蛋白质分子的总残基数的百分数分别为 $f_{\alpha}, f_{\beta}$ 和 $f_{R}$,则
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| 16 |
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| 17 |
-
$f_{*}+f_{\beta}+f_{R}=1\
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| 18 |
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| 19 |
再假设蛋白质分子中的各种构象单元在波长处的椭圆率也可以加和,则
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| 20 |
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| 21 |
-
$\left[\theta\right]_{\lambda}=f_{\nu}\left[\theta\right]_{\nu,\lambda}+f_{\mu}\left[\theta\mid_{\lambda,\lambda}+f_{\mathrm{R}}\left[\theta\right]_{\mathrm{R},\lambda}\right.\
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| 22 |
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| 23 |
式中$\left[\theta\right]$为实验样品CD曲线在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率;$\left[\theta\right]_{0.5}$、$\left[\theta\right]_{p.k}$和$\left[\theta\right]_{R.k}$分别为100% $\alpha$螺旋、100% $\beta$折叠片和100%无规卷曲构象在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率,这些数据可由人工合成的多聚氨基酸获得(图5-6)。因此利用公式(2),理论上只要选择3个不同波长的$\left[\theta\right]$,即可得到一组三元一次方程,并由此解出未知数$f_{a}$、$f_{b}$和$f_{R}$,现在实际上都是用现成的程序在计算机上完成的。
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| 24 |
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| 14 |
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| 15 |
圆二色性还能用于估算蛋白质中 $\alpha$ 螺旋、$\beta$ 折叠片和无规卷曲的含量。假设蛋白质分子全由这 3 种构象单元组成,它们所含的残基数占蛋白质分子的总残基数的百分数分别为 $f_{\alpha}, f_{\beta}$ 和 $f_{R}$,则
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| 16 |
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| 17 |
+
$$f_{*}+f_{\beta}+f_{R}=1\tag{1}$$
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| 18 |
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| 19 |
再假设蛋白质分子中的各种构象单元在波长处的椭圆率也可以加和,则
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| 20 |
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| 21 |
+
$$\left[\theta\right]_{\lambda}=f_{\nu}\left[\theta\right]_{\nu,\lambda}+f_{\mu}\left[\theta\mid_{\lambda,\lambda}+f_{\mathrm{R}}\left[\theta\right]_{\mathrm{R},\lambda}\right.\tag{2}$$
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| 22 |
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| 23 |
式中$\left[\theta\right]$为实验样品CD曲线在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率;$\left[\theta\right]_{0.5}$、$\left[\theta\right]_{p.k}$和$\left[\theta\right]_{R.k}$分别为100% $\alpha$螺旋、100% $\beta$折叠片和100%无规卷曲构象在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率,这些数据可由人工合成的多聚氨基酸获得(图5-6)。因此利用公式(2),理论上只要选择3个不同波长的$\left[\theta\right]$,即可得到一组三元一次方程,并由此解出未知数$f_{a}$、$f_{b}$和$f_{R}$,现在实际上都是用现成的程序在计算机上完成的。
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| 24 |
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markdowns/education_chemistry_00024.md
CHANGED
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@@ -1,24 +1,24 @@
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|
| 1 |
式中 $MbO_2$ 代表氧合肌红蛋白, $Mb$ 代表去氧肌红蛋白。根据生物化学中的习惯, 把氧合平衡看成解离平衡, 并用 $K$ 代表解离平衡常数:
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| 2 |
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| 3 |
-
$K = \frac{[Mb][O_2]}{[MbO_2]}
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| 4 |
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| 5 |
或
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| 6 |
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| 7 |
-
$\frac{[MbO_{2}]}{[Mb]} = \frac{[O_{2}]}{K} \
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| 8 |
|
| 9 |
所以,MbO$_{2}$ 与 Mb 浓度之比恰好与 [O$_{2}$] 成正比。
|
| 10 |
|
| 11 |
由于 Mb 和 $MbO_{2}$ 的浓度难于测定,因此需要引进一个新的参数 Y 以便消去 Mb 和 $MbO_{2}$ 两个参数。Y 被定义为在给定的氧压下肌红蛋白的氧分数饱和度(fractional saturation),即 $MbO_{2}$ 分子数占肌红蛋白(Mb和 $MbO_{2}$) 分子总数的百分数:
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| 12 |
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| 13 |
-
$Y=\frac{[MbO_{2}]}{[MbO_{2}]+[Mb]}\
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| 14 |
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| 15 |
把方程$(6-1)$改写为$[MbO_2] = [Mb][O_2]/K$并代入方程$(6-2)$得:
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| 16 |
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| 17 |
-
$Y = \frac{[O_2]}{[O_2] + K}
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| 18 |
|
| 19 |
根据 henry 定律,溶于液体的任一气体的浓度与液体上面的该气体分压成正比。因此 $\left[O_{2}\right]$ 可用分压 $p(\mathrm{O}_{2})$ 表示,则方程(6-3)可改写为:
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| 20 |
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| 21 |
-
$Y=\frac{p(O_{2})}{p(O_{2})+K}\
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| 22 |
|
| 23 |
实验中 $p(\mathrm{O}_{2})$ 值可以进行调节和测量,氧分压常用 $torr^{*}$ 作单位;Y 值可用分光光度计法测定,因为肌红蛋白氧合时卟啉环中电子位移引起吸收光谱改变。Y 对 $p(\mathrm{O}_{2})$ 作图所得的曲线称为氧结合曲线或解离曲线。如图 6-6A 所示,肌红蛋白的氧合曲线为一双曲线,它的两条渐近线是 Y=1 和 $p(\mathrm{O}_{2})=-K$。
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| 24 |
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|
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| 1 |
式中 $MbO_2$ 代表氧合肌红蛋白, $Mb$ 代表去氧肌红蛋白。根据生物化学中的习惯, 把氧合平衡看成解离平衡, 并用 $K$ 代表解离平衡常数:
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| 2 |
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| 3 |
+
$$K = \frac{[Mb][O_2]}{[MbO_2]}\tag{6-1}$$
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| 4 |
|
| 5 |
或
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| 6 |
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| 7 |
+
$$\frac{[MbO_{2}]}{[Mb]} = \frac{[O_{2}]}{K} \tag{6-2}$$
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| 8 |
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| 9 |
所以,MbO$_{2}$ 与 Mb 浓度之比恰好与 [O$_{2}$] 成正比。
|
| 10 |
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| 11 |
由于 Mb 和 $MbO_{2}$ 的浓度难于测定,因此需要引进一个新的参数 Y 以便消去 Mb 和 $MbO_{2}$ 两个参数。Y 被定义为在给定的氧压下肌红蛋白的氧分数饱和度(fractional saturation),即 $MbO_{2}$ 分子数占肌红蛋白(Mb和 $MbO_{2}$) 分子总数的百分数:
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| 12 |
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| 13 |
+
$$Y=\frac{[MbO_{2}]}{[MbO_{2}]+[Mb]}\tag{6-3}$$
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| 14 |
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| 15 |
把方程$(6-1)$改写为$[MbO_2] = [Mb][O_2]/K$并代入方程$(6-2)$得:
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| 16 |
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| 17 |
+
$$Y = \frac{[O_2]}{[O_2] + K}\tag{6-4}$$
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| 18 |
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| 19 |
根据 henry 定律,溶于液体的任一气体的浓度与液体上面的该气体分压成正比。因此 $\left[O_{2}\right]$ 可用分压 $p(\mathrm{O}_{2})$ 表示,则方程(6-3)可改写为:
|
| 20 |
|
| 21 |
+
$$Y=\frac{p(O_{2})}{p(O_{2})+K}\tag{6-5}$$
|
| 22 |
|
| 23 |
实验中 $p(\mathrm{O}_{2})$ 值可以进行调节和测量,氧分压常用 $torr^{*}$ 作单位;Y 值可用分光光度计法测定,因为肌红蛋白氧合时卟啉环中电子位移引起吸收光谱改变。Y 对 $p(\mathrm{O}_{2})$ 作图所得的曲线称为氧结合曲线或解离曲线。如图 6-6A 所示,肌红蛋白的氧合曲线为一双曲线,它的两条渐近线是 Y=1 和 $p(\mathrm{O}_{2})=-K$。
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| 24 |
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markdowns/education_chemistry_00026.md
CHANGED
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@@ -6,12 +6,12 @@ $$0\approx n\left[\log p(O_{2})\right]-\log K\approx n\left(\log P_{50}\right)-\
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| 6 |
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| 7 |
因而,
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| 8 |
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| 9 |
-
$ \log K = n (\log P_{S_{0}}) \text{ 或 } K = (P_{S_{0}})^{n} \
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| 10 |
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| 11 |
将 $K = (P_{50})^n$ 代入方程(6-11)得:
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| 12 |
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| 13 |
-
$\frac{Y}{1-Y}=\left[\frac{p\left(O_{2}\right)}{P_{50}}\right]^{n}$
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| 14 |
-
|
| 15 |
|
| 16 |
也即肌红蛋白和血红蛋白的情况不同,对 $HbP_{50}$ 和 $K$ 不相等,因为 $Hb$ 是具有多个的 $O_2$ 结合部位的别构蛋白质。
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| 17 |
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@@ -27,7 +27,12 @@ $\quad(6-15)$
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| 27 |
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| 28 |
组织中的代谢作用既产生$H^{+}$,也产生$CO_{2}$。代谢越旺盛的组织,需要的氧越多,产生的$H^{+}$和$CO_{2}$也越多。细胞呼吸的终产物$CO_{2}$在体内被水合为碳酸氢盐:
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| 29 |
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| 30 |
-
$
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| 31 |
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| 32 |
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| 33 |
此反应受碳酸酐酶(carbonic anhydrase)催化,该酶在红细胞中特别丰富。$CO_{2}$在水中的溶解度不大,如果不转变为碳酸氢盐,将在组织和血中形成气泡。从上面的方程可以看到,$CO_{2}$水合的结果将增加组织中的$H^{+}$浓度(pH下降)。氧与血红蛋白结合深受pH和$CO_{2}$浓度的影响。去氧血红蛋白对$H^{+}$的亲和力比氧
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|
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| 6 |
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| 7 |
因而,
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| 8 |
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| 9 |
+
$$ \log K = n (\log P_{S_{0}}) \text{ 或 } K = (P_{S_{0}})^{n} \tag{6-14}$$
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| 10 |
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| 11 |
将 $K = (P_{50})^n$ 代入方程(6-11)得:
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| 12 |
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| 13 |
+
$$\frac{Y}{1-Y}=\left[\frac{p\left(O_{2}\right)}{P_{50}}\right]^{n}\tag{6-15}$$
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| 14 |
+
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| 15 |
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| 16 |
也即肌红蛋白和血红蛋白的情况不同,对 $HbP_{50}$ 和 $K$ 不相等,因为 $Hb$ 是具有多个的 $O_2$ 结合部位的别构蛋白质。
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| 17 |
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|
|
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| 27 |
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| 28 |
组织中的代谢作用既产生$H^{+}$,也产生$CO_{2}$。代谢越旺盛的组织,需要的氧越多,产生的$H^{+}$和$CO_{2}$也越多。细胞呼吸的终产物$CO_{2}$在体内被水合为碳酸氢盐:
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| 29 |
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| 30 |
+
$$
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| 31 |
+
\begin{aligned}
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| 32 |
+
\ce{CO2 + H2O} \xrightleftharpoons{\text{碳酸酐酶}} &\ce{H2CO3 <=> H+ + HCO3^-} \\
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| 33 |
+
&\text{碳酸}
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| 34 |
+
\end{aligned}
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| 35 |
+
$$
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| 36 |
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| 37 |
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| 38 |
此反应受碳酸酐酶(carbonic anhydrase)催化,该酶在红细胞中特别丰富。$CO_{2}$在水中的溶解度不大,如果不转变为碳酸氢盐,将在组织和血中形成气泡。从上面的方程可以看到,$CO_{2}$水合的结果将增加组织中的$H^{+}$浓度(pH下降)。氧与血红蛋白结合深受pH和$CO_{2}$浓度的影响。去氧血红蛋白对$H^{+}$的亲和力比氧
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markdowns/education_chemistry_00030.md
CHANGED
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@@ -62,7 +62,7 @@
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| 62 |
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| 63 |
9. 抗原与抗体的结合方式与血红蛋白的氧结合相似。假设抗原是一价,抗体是 $n$ 价,即抗体分子有 $n$ 个结合部位,且各结合部位的结合常数 $K_a$ 值是相同的,则可证明当游离抗原浓度为 $[L]$ 时,结合到抗体上的抗原浓度 $[L_p]$ 与抗体的总浓度 $[P_t]$ 之比值:
|
| 64 |
|
| 65 |
-
$\hat{N}=\frac{[L_{P}]}{[P_{T}]}=\frac{nK_{a}[L]}{1+K_{a}[L]}$
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| 66 |
|
| 67 |
$\hat{N}$ 实际上表示被一个抗体分子结合的抗原分子平均数。
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| 68 |
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| 62 |
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| 63 |
9. 抗原与抗体的结合方式与血红蛋白的氧结合相似。假设抗原是一价,抗体是 $n$ 价,即抗体分子有 $n$ 个结合部位,且各结合部位的结合常数 $K_a$ 值是相同的,则可证明当游离抗原浓度为 $[L]$ 时,结合到抗体上的抗原浓度 $[L_p]$ 与抗体的总浓度 $[P_t]$ 之比值:
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| 64 |
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| 65 |
+
$$\hat{N}=\frac{[L_{P}]}{[P_{T}]}=\frac{nK_{a}[L]}{1+K_{a}[L]}$$
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| 66 |
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| 67 |
$\hat{N}$ 实际上表示被一个抗体分子结合的抗原分子平均数。
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| 68 |
|
markdowns/education_chemistry_00031.md
CHANGED
|
@@ -14,29 +14,29 @@
|
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| 14 |
|
| 15 |
在离心场中蛋白质颗粒发生沉降时,它将受到三种力的作用;
|
| 16 |
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| 17 |
-
$F_{c}
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| 18 |
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| 19 |
-
$F_{b}
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| 20 |
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| 21 |
-
$F_{f}(\text{摩擦力}) = fv = f \frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}$
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| 22 |
|
| 23 |
这里,$m_{p}$ 是分子颗粒的质量(g);$\omega$ 是转头的角速度(rad/s);x 是旋转中心至界面的径向距离(cm);$\omega^{2}x$ 是离心加速度(也称离心场强度或离心场,是单位质量的力);$V_{p}$ 是分子颗粒的体积;$\rho$ 是溶剂的密度($g/cm^{3}$);v 是蛋白质的偏微比容(partial specific volume),偏微比容的定义是:当加入1克干物质于无限大体积的溶剂中时溶液体积的增量;$V_{p}\rho$ 或 $m_{p}\bar{\nu}\rho$ 是被分子颗粒排开的溶剂质量;f 是摩擦系数;v 是沉降速率,即 $\frac{dx}{dt}$。离心力减去浮力为分子颗粒所受到的净离心力:
|
| 24 |
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| 25 |
-
$F_{c}-F_{b}=m_{\rho}\omega^{2}x-m_{\rho}\nu\rho\ \omega^{2}x
|
| 26 |
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| 27 |
-
=m_{\rho}\omega^{2}x(1-\nu\rho)$
|
| 28 |
|
| 29 |
式中,$(1-\bar{v}_{p})$ 为浮力因子(buoyancy factor)。当分子颗粒以恒定速度移动时,净离心力与摩擦力(阻力)处于稳态平衡中:
|
| 30 |
|
| 31 |
-
$F_{c} - F_{b} = F_{f}$
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| 32 |
|
| 33 |
即
|
| 34 |
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| 35 |
-
$m_{\mu}\omega^{2}x(1-\bar{\nu}\rho)=f\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}$
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| 36 |
|
| 37 |
或
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| 38 |
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| 39 |
-
$\frac{d.r/dt}{\omega^{2}x}=\frac{m_{p}(1-\upsilon p)}{f}$
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| 40 |
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| 41 |
可见单位离心场的沉降速度是个定值。称为沉降系数(sedimentation coefficient)或沉降常数,用$s$(小写)
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| 42 |
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| 14 |
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| 15 |
在离心场中蛋白质颗粒发生沉降时,它将受到三种力的作用;
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| 16 |
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| 17 |
+
$$F_{c}(离心力) = m_{\nu}\omega^{2}x$$
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| 18 |
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| 19 |
+
$$F_{b}(浮力)=V_{p}\rho\omega^{2}x=m_{p}vp\omega^{2}x$$
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| 20 |
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| 21 |
+
$$F_{f}(\text{摩擦力}) = fv = f \frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}$$
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| 22 |
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| 23 |
这里,$m_{p}$ 是分子颗粒的质量(g);$\omega$ 是转头的角速度(rad/s);x 是旋转中心至界面的径向距离(cm);$\omega^{2}x$ 是离心加速度(也称离心场强度或离心场,是单位质量的力);$V_{p}$ 是分子颗粒的体积;$\rho$ 是溶剂的密度($g/cm^{3}$);v 是蛋白质的偏微比容(partial specific volume),偏微比容的定义是:当加入1克干物质于无限大体积的溶剂中时溶液体积的增量;$V_{p}\rho$ 或 $m_{p}\bar{\nu}\rho$ 是被分子颗粒排开的溶剂质量;f 是摩擦系数;v 是沉降速率,即 $\frac{dx}{dt}$。离心力减去浮力为分子颗粒所受到的净离心力:
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| 24 |
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| 25 |
+
$$F_{c}-F_{b}=m_{\rho}\omega^{2}x-m_{\rho}\nu\rho\ \omega^{2}x
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| 26 |
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| 27 |
+
=m_{\rho}\omega^{2}x(1-\nu\rho)$$
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| 28 |
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| 29 |
式中,$(1-\bar{v}_{p})$ 为浮力因子(buoyancy factor)。当分子颗粒以恒定速度移动时,净离心力与摩擦力(阻力)处于稳态平衡中:
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| 30 |
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| 31 |
+
$$F_{c} - F_{b} = F_{f}$$
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| 32 |
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| 33 |
即
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| 34 |
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| 35 |
+
$$m_{\mu}\omega^{2}x(1-\bar{\nu}\rho)=f\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}$$
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| 36 |
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| 37 |
或
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| 38 |
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| 39 |
+
$$\frac{d.r/dt}{\omega^{2}x}=\frac{m_{p}(1-\upsilon p)}{f}$$
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| 40 |
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| 41 |
可见单位离心场的沉降速度是个定值。称为沉降系数(sedimentation coefficient)或沉降常数,用$s$(小写)
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| 42 |
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markdowns/education_chemistry_00035.md
CHANGED
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@@ -14,11 +14,13 @@
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| 14 |
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| 15 |
1913年 Michaelis 和 Menten 在前人工作的基础上,根据酶反应的中间复合物学说:
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| 16 |
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| 17 |
-
$
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| 18 |
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| 19 |
假定 $E + S \rightleftharpoons ES$ 迅速建立平衡,底物浓度远远大于酶浓度下,ES 分解成产物的逆反应忽略不计,以“快速平衡法”,推导出一个数学方程式,表示了底物浓度与酶反应速率之间的定量关系,通常称为米氏方程。
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| 20 |
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| 21 |
-
$v=\frac{V_{\max}\cdot[S]}{K_{s}+[S]}\
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| 22 |
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| 23 |
式中 $v$ 为反应速率,$V_{\max}$ 为酶完全被底物饱和时的最大反应速率,$[S]$ 为底物浓度,$K_s$ 为 ES 的解离常数(底物常数)。
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| 24 |
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@@ -26,12 +28,12 @@ $v=\frac{V_{\max}\cdot[S]}{K_{s}+[S]}\quad(9-11)$
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| 26 |
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| 27 |
第一步:酶与底物作用,形成酶-底物复合物:
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| 28 |
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| 29 |
-
$E + S \underset{k_{2}}{\overset{k_{1}}{\rightleftharpoons}} ES \
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| 30 |
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| 31 |
第二步:ES复合物分解形成产物,释放出游离酶;
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| 32 |
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| 33 |
-
$\mathrm{FS} \underset{k_{4}}{\overset{k_{3}}{\rightleftharpoons}} \mathrm{P}+\mathrm{E}$
|
| 34 |
-
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| 35 |
|
| 36 |
这两步反应都是可逆的。它们的正反应与逆反应的速率常数分别为 $k_1, k_2, k_3, k_4$。
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| 37 |
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@@ -39,7 +41,7 @@ $\mathrm{FS} \underset{k_{4}}{\overset{k_{3}}{\rightleftharpoons}} \mathrm{P}+\m
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| 39 |
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| 40 |
所谓稳态是指反应进行一段时间后,系统的复合物ES浓度,由零逐渐增加到一定数值,在一定时间内,尽管底物浓度和产物浓度不断地变化,复合物ES也在不断地生成和分解,但是当反应系统中ES的生成速率和ES的分解速率相等时,络合物ES浓度保持不变的这种反应状态称为稳态,即:
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| 41 |
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| 42 |
-
$\frac{d[ES]}{dt}=0$
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| 43 |
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| 44 |
图 9—8 表示实验所得各种浓度对时间的曲线,表示了底物浓度降低,产物形成及 ES 稳态过程。
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| 45 |
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| 14 |
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| 15 |
1913年 Michaelis 和 Menten 在前人工作的基础上,根据酶反应的中间复合物学说:
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| 16 |
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| 17 |
+
$$
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| 18 |
+
\ce{E + S <=>[$k_5$] ES ->[$k$] E + P} \tag{9-10}
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| 19 |
+
$$
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| 20 |
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| 21 |
假定 $E + S \rightleftharpoons ES$ 迅速建立平衡,底物浓度远远大于酶浓度下,ES 分解成产物的逆反应忽略不计,以“快速平衡法”,推导出一个数学方程式,表示了底物浓度与酶反应速率之间的定量关系,通常称为米氏方程。
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| 22 |
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| 23 |
+
$$v=\frac{V_{\max}\cdot[S]}{K_{s}+[S]}\tag{9-11}$$
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| 24 |
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| 25 |
式中 $v$ 为反应速率,$V_{\max}$ 为酶完全被底物饱和时的最大反应速率,$[S]$ 为底物浓度,$K_s$ 为 ES 的解离常数(底物常数)。
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| 26 |
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| 28 |
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| 29 |
第一步:酶与底物作用,形成酶-底物复合物:
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| 30 |
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| 31 |
+
$$E + S \underset{k_{2}}{\overset{k_{1}}{\rightleftharpoons}} ES \tag{9-12}$$
|
| 32 |
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| 33 |
第二步:ES复合物分解形成产物,释放出游离酶;
|
| 34 |
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| 35 |
+
$$\mathrm{FS} \underset{k_{4}}{\overset{k_{3}}{\rightleftharpoons}} \mathrm{P}+\mathrm{E}\tag{9 - 13}$$
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| 36 |
+
|
| 37 |
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| 38 |
这两步反应都是可逆的。它们的正反应与逆反应的速率常数分别为 $k_1, k_2, k_3, k_4$。
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| 39 |
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|
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| 41 |
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| 42 |
所谓稳态是指反应进行一段时间后,系统的复合物ES浓度,由零逐渐增加到一定数值,在一定时间内,尽管底物浓度和产物浓度不断地变化,复合物ES也在不断地生成和分解,但是当反应系统中ES的生成速率和ES的分解速率相等时,络合物ES浓度保持不变的这种反应状态称为稳态,即:
|
| 43 |
|
| 44 |
+
$$\frac{d[ES]}{dt}=0$$
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| 45 |
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| 46 |
图 9—8 表示实验所得各种浓度对时间的曲线,表示了底物浓度降低,产物形成及 ES 稳态过程。
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| 47 |
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markdowns/education_chemistry_00061.md
CHANGED
|
@@ -4,13 +4,13 @@
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| 4 |
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| 5 |
定温下,气体在液体中的溶解度 $x_B$ 与该气体在液面上的平衡分压 $p_B$ 成正比,其定量关系为
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| 6 |
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| 7 |
-
$p_{B}=kx_{B}\quad(x_{B}\rightarrow0)\
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| 8 |
|
| 9 |
式中 $x_B$ 为被溶解的气体物质在溶液中的摩尔分数,比例常数 $k$ 称为 Henry 常数,与温度有关,是溶质及溶剂性质共同的表现。
|
| 10 |
|
| 11 |
在稀溶液时,二元溶液溶质的摩尔分数 $x_{B}$ 、质量摩尔浓度 $m_{B}$ 和物质的量浓度 $c_{B}$ 间存在下列关系,
|
| 12 |
|
| 13 |
-
$x_{\mathrm{B}}=M_{\mathrm{A}} m_{\mathrm{B}}=\left(M_{\mathrm{A}} / \rho_{0}\right) c_{\mathrm{B}}
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| 14 |
|
| 15 |
因此,Henry定律可表示为
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| 16 |
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@@ -18,7 +18,7 @@ $$p_{\mathrm{B}}=k x_{\mathrm{B}}=k_{m}m_{\mathrm{B}}=k_{c}c_{\mathrm{B}}\tag{4.
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| 18 |
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| 19 |
式中
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| 20 |
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| 21 |
-
$k=(1/M_{A})k_{m}=(\rho_{0}/M_{A})k_{c}\
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| 22 |
|
| 23 |
例 当潜水员由深水急速上升到水面,氮的溶解度降低,在血液中形成气泡阻塞血液流通,这就是“潜函病”。假设氮在血液中的溶解度与水中相同,在$p=101.3\ \mathrm{kPa}$时,$c(\mathrm{N_2})=1.39\times 10^{-5}\ \mathrm{kg(N_2)/kg(H_2O)}$,一个人身体中有$3\ \mathrm{kg}$血。在$20^\circ \mathrm{C}$时,人从$60\ \mathrm{m}$深水中急速上升,请求在人的血液中形成的氮气泡体积有多大?半径为多少?
|
| 24 |
|
|
@@ -28,12 +28,17 @@ $p(\mathrm{N}_2) = 101.3\ \mathrm{kPa} \times 0.8 = 81.0\ \mathrm{kPa}$。
|
|
| 28 |
|
| 29 |
根据 $p(\mathrm{N}_2) = k_c c(\mathrm{N}_2)$,可得 Henry 常数 $k_c$:
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| 30 |
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| 31 |
-
$
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| 32 |
-
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| 33 |
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| 34 |
60 m 深水中的压力 $p_B$ 及血液中溶解氮的浓度 $c_B$ 为
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| 35 |
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| 36 |
-
$p_{\mathrm{B}}=\rho_{1}g h=60\mathrm{~m}\times998\mathrm{~k g}/\mathrm{m}^{3}\times9.81\mathrm{~m}/\mathrm{s}^{2}=5.87\times10^{5}\mathrm{~P a}$
|
| 37 |
|
| 38 |
-
$c_{\mathrm{B}}=p_{\mathrm{B}}/k_{\mathrm{c}}=5.87\times10^{5}\times0.8\ \mathrm{Pa}/5.81\times10^{9}\ \mathrm{Pa\cdot kg(H_{2}O)/kg(N_{2})}$
|
| 39 |
|
|
|
|
| 4 |
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| 5 |
定温下,气体在液体中的溶解度 $x_B$ 与该气体在液面上的平衡分压 $p_B$ 成正比,其定量关系为
|
| 6 |
|
| 7 |
+
$$p_{B}=kx_{B}\quad(x_{B}\rightarrow0)\tag{4.3.1}$$
|
| 8 |
|
| 9 |
式中 $x_B$ 为被溶解的气体物质在溶液中的摩尔分数,比例常数 $k$ 称为 Henry 常数,与温度有关,是溶质及溶剂性质共同的表现。
|
| 10 |
|
| 11 |
在稀溶液时,二元溶液溶质的摩尔分数 $x_{B}$ 、质量摩尔浓度 $m_{B}$ 和物质的量浓度 $c_{B}$ 间存在下列关系,
|
| 12 |
|
| 13 |
+
$$x_{\mathrm{B}}=M_{\mathrm{A}} m_{\mathrm{B}}=\left(M_{\mathrm{A}} / \rho_{0}\right) c_{\mathrm{B}}\tag{4.3.2}$$
|
| 14 |
|
| 15 |
因此,Henry定律可表示为
|
| 16 |
|
|
|
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| 18 |
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| 19 |
式中
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| 20 |
|
| 21 |
+
$$k=(1/M_{A})k_{m}=(\rho_{0}/M_{A})k_{c}\tag{4.3.4}$$
|
| 22 |
|
| 23 |
例 当潜水员由深水急速上升到水面,氮的溶解度降低,在血液中形成气泡阻塞血液流通,这就是“潜函病”。假设氮在血液中的溶解度与水中相同,在$p=101.3\ \mathrm{kPa}$时,$c(\mathrm{N_2})=1.39\times 10^{-5}\ \mathrm{kg(N_2)/kg(H_2O)}$,一个人身体中有$3\ \mathrm{kg}$血。在$20^\circ \mathrm{C}$时,人从$60\ \mathrm{m}$深水中急速上升,请求在人的血液中形成的氮气泡体积有多大?半径为多少?
|
| 24 |
|
|
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| 28 |
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| 29 |
根据 $p(\mathrm{N}_2) = k_c c(\mathrm{N}_2)$,可得 Henry 常数 $k_c$:
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| 30 |
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| 31 |
+
$$
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| 32 |
+
\begin{aligned}
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| 33 |
+
k_{c} &= \frac{p(\mathrm{N}_{2})}{c(\mathrm{N}_{2})}
|
| 34 |
+
= \frac{1.013 \times 10^{5} \, \mathrm{Pa} \times 0.8}{1.39 \times 10^{-5} \, \mathrm{kg}(\mathrm{N}_{2})/\mathrm{kg}(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})} \\
|
| 35 |
+
&= 5.81 \times 10^{9} \, \mathrm{Pa} \cdot \mathrm{kg}(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})/\mathrm{kg}(\mathrm{N}_{2})
|
| 36 |
+
\end{aligned}
|
| 37 |
+
$$
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| 38 |
|
| 39 |
60 m 深水中的压力 $p_B$ 及血液中溶解氮的浓度 $c_B$ 为
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| 40 |
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| 41 |
+
$$p_{\mathrm{B}}=\rho_{1}g h=60\mathrm{~m}\times998\mathrm{~k g}/\mathrm{m}^{3}\times9.81\mathrm{~m}/\mathrm{s}^{2}=5.87\times10^{5}\mathrm{~P a}$$
|
| 42 |
|
| 43 |
+
$$c_{\mathrm{B}}=p_{\mathrm{B}}/k_{\mathrm{c}}=5.87\times10^{5}\times0.8\ \mathrm{Pa}/5.81\times10^{9}\ \mathrm{Pa\cdot kg(H_{2}O)/kg(N_{2})}$$
|
| 44 |
|
markdowns/education_chemistry_00063.md
CHANGED
|
@@ -28,23 +28,23 @@
|
|
| 28 |
|
| 29 |
求算 $CO_2$ 在环己醇中溶解的 Henry 常数及 $p = 60 \times 10^5\ Pa$ 时 $CO_2$ 的活度系数。
|
| 30 |
|
| 31 |
-
$[k_{\mathrm{H}}=371\times10^{5}\mathrm{~P a},\gamma_{\mathrm{C O_{2}}}=0.98]$
|
| 32 |
|
| 33 |
14. 若令 $Q = G_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}} / RT$,则 $Q = \sum_{i} x_{i} \ln \gamma_{i}$,如果 $\ln \gamma_{i}$ 当作偏摩尔量,则上式即是偏摩尔量集合公式,利用式(2.8.14)及式(2.8.15),
|
| 34 |
|
| 35 |
-
$L_{1}-L_{1}^{*}=\Delta_{\mathrm{m i x}}L_{\mathrm{m i}}-x_{2}\left(\frac{\partial\Delta_{\mathrm{m i x}}L_{\mathrm{m}}}{\partial x_{2}}\right)_{T,p}$
|
| 36 |
|
| 37 |
对于二元混合物,请推导
|
| 38 |
|
| 39 |
-
$\ln\gamma_{A}=Q-x_{B}\left(\frac{\partial Q}{\partial x_{B}}\right)_{T,P}$
|
| 40 |
|
| 41 |
-
$\ln\gamma_{\mathrm{B}}=Q-x_{\mathrm{A}}\left(\frac{\partial Q}{\partial x_{\mathrm{A}}}\right)_{T,P}$
|
| 42 |
|
| 43 |
若 $Q = \frac{G_{\text{m}}^{\text{E}}}{RT} = Cx_A x_B$,且 $C$ 与组成无关,请求 $\ln \gamma_A$、$\ln \gamma_B$。[$\ln \gamma_A = Cx_B^2$,$\ln \gamma_B = Cx_A^2$]
|
| 44 |
|
| 45 |
15. 试证明:恒温恒压下,在二元混合物中当每个组分均选在 $T,p$ 时的纯物质为标准态时,存在下述关系:
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| 46 |
|
| 47 |
-
$\int_{0}^{1} \ln\left(\frac{\gamma_{A}}{\gamma_{B}}\right) \mathrm{d}x_{A} = 0$
|
| 48 |
|
| 49 |
[提示:从 Gibbs-Duhem 公式出发,推出 $\int_{\ln\gamma_{A}}^{\ln(1/\gamma_{B})}x_{A}\mathrm{d}\ln\frac{\gamma_{A}}{\gamma_{B}}=\int_{\ln1}^{\ln\gamma_{B}}-\mathrm{d}\ln\gamma_{B}$。
|
| 50 |
再应用全微分性质 $\int u \, dv = uv - \int v \, du$,即可证得]
|
|
|
|
| 28 |
|
| 29 |
求算 $CO_2$ 在环己醇中溶解的 Henry 常数及 $p = 60 \times 10^5\ Pa$ 时 $CO_2$ 的活度系数。
|
| 30 |
|
| 31 |
+
$$[k_{\mathrm{H}}=371\times10^{5}\mathrm{~P a},\gamma_{\mathrm{C O_{2}}}=0.98]$$
|
| 32 |
|
| 33 |
14. 若令 $Q = G_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}} / RT$,则 $Q = \sum_{i} x_{i} \ln \gamma_{i}$,如果 $\ln \gamma_{i}$ 当作偏摩尔量,则上式即是偏摩尔量集合公式,利用式(2.8.14)及式(2.8.15),
|
| 34 |
|
| 35 |
+
$$L_{1}-L_{1}^{*}=\Delta_{\mathrm{m i x}}L_{\mathrm{m i}}-x_{2}\left(\frac{\partial\Delta_{\mathrm{m i x}}L_{\mathrm{m}}}{\partial x_{2}}\right)_{T,p}$$
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| 36 |
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| 37 |
对于二元混合物,请推导
|
| 38 |
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| 39 |
+
$$\ln\gamma_{A}=Q-x_{B}\left(\frac{\partial Q}{\partial x_{B}}\right)_{T,P}$$
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| 40 |
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| 41 |
+
$$\ln\gamma_{\mathrm{B}}=Q-x_{\mathrm{A}}\left(\frac{\partial Q}{\partial x_{\mathrm{A}}}\right)_{T,P}$$
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| 42 |
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| 43 |
若 $Q = \frac{G_{\text{m}}^{\text{E}}}{RT} = Cx_A x_B$,且 $C$ 与组成无关,请求 $\ln \gamma_A$、$\ln \gamma_B$。[$\ln \gamma_A = Cx_B^2$,$\ln \gamma_B = Cx_A^2$]
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| 44 |
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| 45 |
15. 试证明:恒温恒压下,在二元混合物中当每个组分均选在 $T,p$ 时的纯物质为标准态时,存在下述关系:
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| 46 |
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| 47 |
+
$$\int_{0}^{1} \ln\left(\frac{\gamma_{A}}{\gamma_{B}}\right) \mathrm{d}x_{A} = 0$$
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| 48 |
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| 49 |
[提示:从 Gibbs-Duhem 公式出发,推出 $\int_{\ln\gamma_{A}}^{\ln(1/\gamma_{B})}x_{A}\mathrm{d}\ln\frac{\gamma_{A}}{\gamma_{B}}=\int_{\ln1}^{\ln\gamma_{B}}-\mathrm{d}\ln\gamma_{B}$。
|
| 50 |
再应用全微分性质 $\int u \, dv = uv - \int v \, du$,即可证得]
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markdowns/education_chemistry_00064.md
CHANGED
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@@ -12,23 +12,25 @@ $$\begin{equation}
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|
| 12 |
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| 13 |
式中 B 表示反应物或生成物的化学式,$\nu_{B}$ 是物质 B 的化学计量数,显然对反应物取负值,对生成物取正值,这与惯例是一致的。因此,式(5.1.1)不能写成 $\sum_{B}\nu_{B}B=0$。应特别强调,$\nu_{B}$ 是无量纲的纯数,可以是整数或简单的分数,只是表示反应过程中各物质转化的比例关系,以合成氨反应为例:
|
| 14 |
|
| 15 |
-
$0=-\frac{1}{2}\mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})-\frac{3}{2}\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})\quad(R_{1})$
|
| 16 |
|
| 17 |
-
$
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|
|
|
|
|
|
| 18 |
|
| 19 |
它们所表示的反应中各物质转化的比例关系是相同的,反应方程式中各物质的计量数不是反应过程中各相应物质所转化的物质的量。因此,不能绝对地说反应 $R_{2}$ 是 1 mol $\mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})$ 与 3 mol $\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})$ 生成 2 mol $\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})$。
|
| 20 |
|
| 21 |
为了描述反应量,20世纪初比利时科学家 Dekonder 引入了一个“反应进度”$\xi$ 的概念,$\xi$ 定义为
|
| 22 |
|
| 23 |
-
$\xi = \frac{\pi_{\mathrm{B}} - \pi_{\mathrm{B}}^{0}}{\nu_{\mathrm{B}}}
|
| 24 |
|
| 25 |
以反应$(R_2)$为例
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| 26 |
|
| 27 |
-
$\xi=\frac{n\left(N_{2}\right)-n^{0}\left(N_{2}\right)}{-1}=\frac{n\left(H_{2}\right)-n^{0}\left(H_{2}\right)}{-3}=\frac{n\left(NH_{3}\right)-n^{0}\left(NH_{3}\right)}{2}$
|
| 28 |
|
| 29 |
或者写成
|
| 30 |
|
| 31 |
-
$n(\mathrm{N_2}) = n^0(\mathrm{N_2}) - \xi, \quad
|
| 32 |
n(\mathrm{H_2}) = n^0(\mathrm{H_2}) - 3\xi, \quad
|
| 33 |
-
n(\mathrm{NH_3}) = n^0(\mathrm{NH_3}) + 2\xi$
|
| 34 |
|
|
|
|
| 12 |
|
| 13 |
式中 B 表示反应物或生成物的化学式,$\nu_{B}$ 是物质 B 的化学计量数,显然对反应物取负值,对生成物取正值,这与惯例是一致的。因此,式(5.1.1)不能写成 $\sum_{B}\nu_{B}B=0$。应特别强调,$\nu_{B}$ 是无量纲的纯数,可以是整数或简单的分数,只是表示反应过程中各物质转化的比例关系,以合成氨反应为例:
|
| 14 |
|
| 15 |
+
$$0=-\frac{1}{2}\mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})-\frac{3}{2}\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})\quad(R_{1})$$
|
| 16 |
|
| 17 |
+
$$
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| 18 |
+
0 = \ce{-N2(g) - 3H2(g) + 2NH3(g)} \quad (R_2)
|
| 19 |
+
$$
|
| 20 |
|
| 21 |
它们所表示的反应中各物质转化的比例关系是相同的,反应方程式中各物质的计量数不是反应过程中各相应物质所转化的物质的量。因此,不能绝对地说反应 $R_{2}$ 是 1 mol $\mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})$ 与 3 mol $\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})$ 生成 2 mol $\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})$。
|
| 22 |
|
| 23 |
为了描述反应量,20世纪初比利时科学家 Dekonder 引入了一个“反应进度”$\xi$ 的概念,$\xi$ 定义为
|
| 24 |
|
| 25 |
+
$$\xi = \frac{\pi_{\mathrm{B}} - \pi_{\mathrm{B}}^{0}}{\nu_{\mathrm{B}}}\tag{5.1.2}$$
|
| 26 |
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| 27 |
以反应$(R_2)$为例
|
| 28 |
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| 29 |
+
$$\xi=\frac{n\left(N_{2}\right)-n^{0}\left(N_{2}\right)}{-1}=\frac{n\left(H_{2}\right)-n^{0}\left(H_{2}\right)}{-3}=\frac{n\left(NH_{3}\right)-n^{0}\left(NH_{3}\right)}{2}$$
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| 30 |
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| 31 |
或者写成
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| 32 |
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| 33 |
+
$$n(\mathrm{N_2}) = n^0(\mathrm{N_2}) - \xi, \quad
|
| 34 |
n(\mathrm{H_2}) = n^0(\mathrm{H_2}) - 3\xi, \quad
|
| 35 |
+
n(\mathrm{NH_3}) = n^0(\mathrm{NH_3}) + 2\xi$$
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| 36 |
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markdowns/education_chemistry_00065.md
CHANGED
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@@ -2,12 +2,17 @@
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| 2 |
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| 3 |
将上述数据再代入(3)式,可得
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| 4 |
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| 5 |
-
$
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| 6 |
-
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| 7 |
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| 8 |
分解温度时,$K_p = (p_{CO_2} / p^\ominus) = (p^\ominus / p^\ominus) = 1$(假设 $CO_2(g)$ 为理想气体)故
|
| 9 |
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| 10 |
-
$\Delta_{r}G_{m}^{\ominus}(T)=-RT\ln K_{p}=0$
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| 11 |
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| 12 |
(4)式是一个较复杂的方程,没有现成的公式求解,只能采用试解法,求得$T_{合}=1176\ K$(即$903\ ^{\circ}C$)。
|
| 13 |
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|
@@ -15,11 +20,11 @@ $\Delta_{r}G_{m}^{\ominus}(T)=-RT\ln K_{p}=0$
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|
| 15 |
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| 16 |
例4 由反应各组分之 $\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(298 \mathrm{~K})$、$\Delta_{\mathrm{r}} H_{\mathrm{m}}^{\ominus}(298 \mathrm{~K})$、$C_{p, \mathrm{~m}}$ 数据可得反应
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| 17 |
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| 18 |
-
$C_2H_4(g) + H_2O(g) = C_2H_5OH(g)$
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| 19 |
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| 20 |
的 $K_f(T,p)$ 与 $T$ 的关系为
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| 21 |
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| 22 |
-
$\ln K_{f} = \frac{37\,447}{RT} - \frac{6.018}{R} \ln(T/K) + \frac{0.0367}{R} T - \frac{52.72 \times 10^{-7}}{R} T^{2} + 3.09$
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| 23 |
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| 24 |
求在下列条件下乙烯的平衡转化率。温度为 $523 \, K$,$p = 3.4 \times 10^{6} \, Pa$,$ n(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) $:
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| 25 |
$ n(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}) = 5:1 $。
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| 2 |
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| 3 |
将上述数据再代入(3)式,可得
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| 4 |
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| 5 |
+
$$
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| 6 |
+
\begin{aligned}
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| 7 |
+
\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(T) / \left(\mathrm{J}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\right)
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| 8 |
+
&= 185.6 \times 10^{3} + 115 T \ln (T / \mathrm{K}) + 4.18 \times 10^{-3}(T / \mathrm{K})^{2} \\
|
| 9 |
+
&\quad - 5.44 \times 10^{5} \bigl(1/(T/\mathrm{K})\bigr) - 244.0 (T/\mathrm{K}) \tag{4}
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| 10 |
+
\end{aligned}
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| 11 |
+
$$
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| 12 |
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| 13 |
分解温度时,$K_p = (p_{CO_2} / p^\ominus) = (p^\ominus / p^\ominus) = 1$(假设 $CO_2(g)$ 为理想气体)故
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| 14 |
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| 15 |
+
$$\Delta_{r}G_{m}^{\ominus}(T)=-RT\ln K_{p}=0$$
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| 16 |
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| 17 |
(4)式是一个较复杂的方程,没有现成的公式求解,只能采用试解法,求得$T_{合}=1176\ K$(即$903\ ^{\circ}C$)。
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| 18 |
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| 20 |
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| 21 |
例4 由反应各组分之 $\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(298 \mathrm{~K})$、$\Delta_{\mathrm{r}} H_{\mathrm{m}}^{\ominus}(298 \mathrm{~K})$、$C_{p, \mathrm{~m}}$ 数据可得反应
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| 22 |
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| 23 |
+
$$C_2H_4(g) + H_2O(g) = C_2H_5OH(g)$$
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| 24 |
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| 25 |
的 $K_f(T,p)$ 与 $T$ 的关系为
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| 26 |
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| 27 |
+
$$\ln K_{f} = \frac{37\,447}{RT} - \frac{6.018}{R} \ln(T/K) + \frac{0.0367}{R} T - \frac{52.72 \times 10^{-7}}{R} T^{2} + 3.09$$
|
| 28 |
|
| 29 |
求在下列条件下乙烯的平衡转化率。温度为 $523 \, K$,$p = 3.4 \times 10^{6} \, Pa$,$ n(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) $:
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| 30 |
$ n(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}) = 5:1 $。
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markdowns/education_chemistry_00066.md
CHANGED
|
@@ -10,11 +10,11 @@
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|
| 10 |
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| 11 |
(1) 2NaHCO$_3$(s) = Na$_2$CO$_3$(s) + H$_2$O(g) + CO$_2$(s)
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| 12 |
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| 13 |
-
$\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(1)=(129~076-334.2(T / \mathrm{K})) \mathrm{J} \cdot \mathrm{mol}^{-1}$
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| 14 |
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| 15 |
(2) $\mathrm{NH_{4}HCO_{3}(s)}$ == $\mathrm{NH_{3}(g)} + \mathrm{H_{2}O(g)} + \mathrm{CO_{2}(s)}$
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| 16 |
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| 17 |
-
$\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(2)=(171~502-476.4(T/\mathrm{K}))\mathrm{J}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$
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| 18 |
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| 19 |
请解答:
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| 20 |
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| 10 |
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| 11 |
(1) 2NaHCO$_3$(s) = Na$_2$CO$_3$(s) + H$_2$O(g) + CO$_2$(s)
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| 12 |
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| 13 |
+
$$\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(1)=(129~076-334.2(T / \mathrm{K})) \mathrm{J} \cdot \mathrm{mol}^{-1}$$
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| 14 |
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| 15 |
(2) $\mathrm{NH_{4}HCO_{3}(s)}$ == $\mathrm{NH_{3}(g)} + \mathrm{H_{2}O(g)} + \mathrm{CO_{2}(s)}$
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| 16 |
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| 17 |
+
$$\Delta_{\mathrm{r}} G_{\mathrm{m}}^{\ominus}(2)=(171~502-476.4(T/\mathrm{K}))\mathrm{J}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$$
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| 18 |
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| 19 |
请解答:
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| 20 |
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markdowns/education_chemistry_00068.md
CHANGED
|
@@ -14,7 +14,9 @@
|
|
| 14 |
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| 15 |
今欲使 $1 \, mol \, 373 \, K, p^{\ominus}$ 的水完全变为 $373 \, K, p^{\ominus}$ 的水蒸气,用方程式表示为
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| 16 |
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| 17 |
-
$
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|
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| 18 |
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| 19 |
当然可采用多种方式进行,我们只讨论下面两种:
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| 20 |
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| 14 |
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| 15 |
今欲使 $1 \, mol \, 373 \, K, p^{\ominus}$ 的水完全变为 $373 \, K, p^{\ominus}$ 的水蒸气,用方程式表示为
|
| 16 |
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| 17 |
+
$$
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| 18 |
+
\ce{H2O}(l, 373\,\mathrm{K}, p^\ominus) -> \ce{H2O}(g, 373\,\mathrm{K}, p^\ominus)
|
| 19 |
+
$$
|
| 20 |
|
| 21 |
当然可采用多种方式进行,我们只讨论下面两种:
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| 22 |
|
markdowns/education_chemistry_00069.md
CHANGED
|
@@ -1,16 +1,16 @@
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|
| 1 |
-
$\begin{array}{r l r l r l}&{=\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial T}\right)_{p,x_{1}^{\beta}}\mathrm{d}T+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial p}\right)_{T,x_{1}^{\beta}}\mathrm{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}\mathrm{d}x_{1}^{\beta}}&{\
|
| 2 |
|
| 3 |
根据$(\partial \mu / \partial T)_p = -S_m, (\partial \mu / \partial p)_T = V_m$,则(3)式、(4)式可改写为
|
| 4 |
|
| 5 |
-
$\begin{array}{r l}{-\;S_{1}^{\alpha}\mathsf{d}T+\;V_{1}^{\alpha}\mathsf{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\alpha}}{\partial x_{1}^{\alpha}}\right)_{T,p}\mathsf{d}x_{1}^{\alpha}=-\;S_{1}^{\beta}\mathsf{d}T+\;V_{1}^{\beta}\mathsf{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}\mathsf{d}x_{1}^{\beta}}&{{}\
|
| 6 |
|
| 7 |
-
$-S_{2}^{\alpha}dT+V_{2}^{\alpha}dp+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\alpha}}{\partial x_{1}^{\alpha}}\right)_{T,p}dx_{1}^{\alpha}=-S_{2}^{\beta}dT+V_{2}^{\beta}dp+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}dx_{1}^{\beta}\
|
| 8 |
|
| 9 |
(5) 式、(6) 式也可以 Gibbs-Duhum 公式直接写出,此处主要是为了介绍微元法。
|
| 10 |
|
| 11 |
根据偏摩尔量(此处即化学势)微商相关性公式
|
| 12 |
|
| 13 |
-
$x_{1}^{e}\left(\frac{\partial \mu_{1}^{e}}{\partial x_{1}^{e}}\right)_{T, \rho} + x_{2}^{e}\left(\frac{\partial \mu_{2}^{e}}{\partial x_{1}^{e}}\right)_{T, \rho} = 0\
|
| 14 |
|
| 15 |
$$x_{1}^{\beta}\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}+x_{2}^{\beta}\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}=0 \tag{8}$$
|
| 16 |
|
|
@@ -22,9 +22,16 @@ $$\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}=-\fr
|
|
| 22 |
|
| 23 |
将(9)式、(10)式代入(6)式,可得
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| 24 |
|
| 25 |
-
$
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| 26 |
-
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| 27 |
-
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|
|
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|
|
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|
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|
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| 28 |
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| 29 |
(11) 式乘以 $x_2^a/x_1^a$, 得到
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| 30 |
|
|
|
|
| 1 |
+
$$\begin{array}{r l r l r l}&{=\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial T}\right)_{p,x_{1}^{\beta}}\mathrm{d}T+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial p}\right)_{T,x_{1}^{\beta}}\mathrm{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}\mathrm{d}x_{1}^{\beta}}&{\tag{4}}\end{array}$$
|
| 2 |
|
| 3 |
根据$(\partial \mu / \partial T)_p = -S_m, (\partial \mu / \partial p)_T = V_m$,则(3)式、(4)式可改写为
|
| 4 |
|
| 5 |
+
$$\begin{array}{r l}{-\;S_{1}^{\alpha}\mathsf{d}T+\;V_{1}^{\alpha}\mathsf{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\alpha}}{\partial x_{1}^{\alpha}}\right)_{T,p}\mathsf{d}x_{1}^{\alpha}=-\;S_{1}^{\beta}\mathsf{d}T+\;V_{1}^{\beta}\mathsf{d}p+\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}\mathsf{d}x_{1}^{\beta}}&{{}\tag{5}}\end{array}$$
|
| 6 |
|
| 7 |
+
$$-S_{2}^{\alpha}dT+V_{2}^{\alpha}dp+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\alpha}}{\partial x_{1}^{\alpha}}\right)_{T,p}dx_{1}^{\alpha}=-S_{2}^{\beta}dT+V_{2}^{\beta}dp+\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}dx_{1}^{\beta}\tag{6}$$
|
| 8 |
|
| 9 |
(5) 式、(6) 式也可以 Gibbs-Duhum 公式直接写出,此处主要是为了介绍微元法。
|
| 10 |
|
| 11 |
根据偏摩尔量(此处即化学势)微商相关性公式
|
| 12 |
|
| 13 |
+
$$x_{1}^{e}\left(\frac{\partial \mu_{1}^{e}}{\partial x_{1}^{e}}\right)_{T, \rho} + x_{2}^{e}\left(\frac{\partial \mu_{2}^{e}}{\partial x_{1}^{e}}\right)_{T, \rho} = 0\tag{7}$$
|
| 14 |
|
| 15 |
$$x_{1}^{\beta}\left(\frac{\partial\mu_{1}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}+x_{2}^{\beta}\left(\frac{\partial\mu_{2}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}=0 \tag{8}$$
|
| 16 |
|
|
|
|
| 22 |
|
| 23 |
将(9)式、(10)式代入(6)式,可得
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| 24 |
|
| 25 |
+
$$
|
| 26 |
+
\begin{aligned}
|
| 27 |
+
- S_{2}^{e}\,\mathrm{d}T + V_{2}^{e}\,\mathrm{d}p
|
| 28 |
+
- \frac{x_{1}^{e}}{x_{2}^{e}}\left(\frac{\partial \mu_{1}^{e}}{\partial x_{1}^{e}}\right)_{T,p}\mathrm{d}x_{1}^{e} \\
|
| 29 |
+
= - S_{2}^{\beta}\,\mathrm{d}T + V_{2}^{\beta}\,\mathrm{d}p
|
| 30 |
+
- \frac{x_{1}^{\beta}}{x_{2}^{\beta}}
|
| 31 |
+
\left(\frac{\partial \mu_{1}^{\beta}}{\partial x_{1}^{\beta}}\right)_{T,p}\mathrm{d}x_{1}^{\beta}
|
| 32 |
+
\tag{11}
|
| 33 |
+
\end{aligned}
|
| 34 |
+
$$
|
| 35 |
|
| 36 |
(11) 式乘以 $x_2^a/x_1^a$, 得到
|
| 37 |
|
markdowns/education_chemistry_00070.md
CHANGED
|
@@ -26,11 +26,11 @@
|
|
| 26 |
|
| 27 |
由表 6.9.1 可知,平衡法用了最简捷的办法导出了依数性的公式,再经过合理的近似处理,可得到四种依数性之间的关系。
|
| 28 |
|
| 29 |
-
$- \ln x_1 = x_2 = \frac{\Delta_{\mathrm{f}}^{\mathrm{g}} H_{\mathrm{m}}^{*}}{R T_{\mathrm{b}}^{2}} \Delta T_{\mathrm{b}} = \frac{\Delta_{\mathrm{v}}^{\mathrm{l}} H_{\mathrm{m}}^{*}}{R T_{\mathrm{f}}^{2}} \Delta T = \frac{V_{\mathrm{A}}^{* - 1}}{R T} = \frac{\Delta p_{\mathrm{A}}}{p_{\mathrm{A}}^{*}} \
|
| 30 |
|
| 31 |
式(6.9.1)反应的稀溶液四种依数性都是溶液内在性质在不同条件下的表现,由平衡条件和化学势等温式不难推得。
|
| 32 |
|
| 33 |
-
$V_{A}\Pi = RT\ln(p_{A}^{*}/p_{A})
|
| 34 |
|
| 35 |
式(6.9.2)说明:渗透压是为使溶剂A之蒸气压提高到与纯A相同时所需施加于溶液之外压力。
|
| 36 |
|
|
|
|
| 26 |
|
| 27 |
由表 6.9.1 可知,平衡法用了最简捷的办法导出了依数性的公式,再经过合理的近似处理,可得到四种依数性之间的关系。
|
| 28 |
|
| 29 |
+
$$- \ln x_1 = x_2 = \frac{\Delta_{\mathrm{f}}^{\mathrm{g}} H_{\mathrm{m}}^{*}}{R T_{\mathrm{b}}^{2}} \Delta T_{\mathrm{b}} = \frac{\Delta_{\mathrm{v}}^{\mathrm{l}} H_{\mathrm{m}}^{*}}{R T_{\mathrm{f}}^{2}} \Delta T = \frac{V_{\mathrm{A}}^{* - 1}}{R T} = \frac{\Delta p_{\mathrm{A}}}{p_{\mathrm{A}}^{*}} \tag{6.9.1}$$
|
| 30 |
|
| 31 |
式(6.9.1)反应的稀溶液四种依数性都是溶液内在性质在不同条件下的表现,由平衡条件和化学势等温式不难推得。
|
| 32 |
|
| 33 |
+
$$V_{A}\Pi = RT\ln(p_{A}^{*}/p_{A})\tag{6.9.2}$$
|
| 34 |
|
| 35 |
式(6.9.2)说明:渗透压是为使溶剂A之蒸气压提高到与纯A相同时所需施加于溶液之外压力。
|
| 36 |
|
markdowns/education_chemistry_00071.md
CHANGED
|
@@ -8,7 +8,7 @@ $T_{\mathrm{m}}$,现证明如下。
|
|
| 8 |
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| 9 |
物态方程:$\varepsilon_{\mathrm{m}} - nmc^{2} = \frac{3}{2} nkT_{\mathrm{m}}$
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| 10 |
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| 11 |
-
$p_{\mathrm{m}}=nkT_{\mathrm{m}}$
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| 12 |
|
| 13 |
辐射
|
| 14 |
|
|
@@ -25,33 +25,33 @@ $$
|
|
| 25 |
\end{aligned}
|
| 26 |
$$
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| 27 |
|
| 28 |
-
$d(R^3 \epsilon_m) = -nkT_md(R^3)$
|
| 29 |
|
| 30 |
-
$d(R^3nmc^2) + d(R^3 \cdot \frac{3}{2}nkT_m) = -nkT_m\,d(R^3)$
|
| 31 |
|
| 32 |
因为粒子数守恒 $dN = d\left(\frac{4}{3}\pi R^3 n\right) = 0$
|
| 33 |
|
| 34 |
故 $n \propto R^{-3}$, 且 $m$、$c$ 为常数, 可得
|
| 35 |
|
| 36 |
-
$\frac{3}{2}R^{3}nd(T_{m})=-nT_{m}d(R^{3})$
|
| 37 |
|
| 38 |
-
$\frac{3}{2}\frac{\mathrm{d}T_{\mathrm{m}}}{T_{\mathrm{m}}}=-\frac{\mathrm{d}R^{3}}{R^{3}}$
|
| 39 |
|
| 40 |
-
$T_{m}\propto\frac{1}{R^{2}}\quad(7.10.2)$
|
| 41 |
|
| 42 |
绝热膨胀下的辐射:
|
| 43 |
|
| 44 |
-
$dU_{r}=d\left(\frac{4}{3}\pi R^{3}\epsilon_{r}\right)=-p_{r}d\left(\frac{4}{3}\pi R^{3}\right)$
|
| 45 |
|
| 46 |
-
$R^3 d\epsilon_r + \epsilon_r d(R^3) = -\frac{1}{3} \epsilon_r d(R^3)$
|
| 47 |
|
| 48 |
-
$\frac{\mathrm{d}\epsilon_{r}}{\epsilon_{r}}=-\frac{4}{3}\frac{\mathrm{d}(R^{3})}{R^{3}}$
|
| 49 |
|
| 50 |
-
$\varepsilon_{t} \propto \frac{1}{R^{4}}$
|
| 51 |
|
| 52 |
因为 $\varepsilon_{r}\propto T_{r}^{4}$ (辐射热力学)
|
| 53 |
|
| 54 |
-
$T_{r}\propto\frac{1}{R}\quad(7.10.3)$
|
| 55 |
|
| 56 |
根据式(7.10.2)及式(7.10.3),随着宇宙的膨胀, $R$ 增大,辐射温度将降低,且反比于宇宙的尺度因子 $R$, 粒子的温度 $T_{\mathrm{m}}$ 也将降低,但反比于宇宙的尺度因子 $R$ 的平方。
|
| 57 |
|
|
|
|
| 8 |
|
| 9 |
物态方程:$\varepsilon_{\mathrm{m}} - nmc^{2} = \frac{3}{2} nkT_{\mathrm{m}}$
|
| 10 |
|
| 11 |
+
$$p_{\mathrm{m}}=nkT_{\mathrm{m}}$$
|
| 12 |
|
| 13 |
辐射
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| 14 |
|
|
|
|
| 25 |
\end{aligned}
|
| 26 |
$$
|
| 27 |
|
| 28 |
+
$$d(R^3 \epsilon_m) = -nkT_md(R^3)$$
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| 29 |
|
| 30 |
+
$$d(R^3nmc^2) + d(R^3 \cdot \frac{3}{2}nkT_m) = -nkT_m\,d(R^3)$$
|
| 31 |
|
| 32 |
因为粒子数守恒 $dN = d\left(\frac{4}{3}\pi R^3 n\right) = 0$
|
| 33 |
|
| 34 |
故 $n \propto R^{-3}$, 且 $m$、$c$ 为常数, 可得
|
| 35 |
|
| 36 |
+
$$\frac{3}{2}R^{3}nd(T_{m})=-nT_{m}d(R^{3})$$
|
| 37 |
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| 38 |
+
$$\frac{3}{2}\frac{\mathrm{d}T_{\mathrm{m}}}{T_{\mathrm{m}}}=-\frac{\mathrm{d}R^{3}}{R^{3}}$$
|
| 39 |
|
| 40 |
+
$$T_{m}\propto\frac{1}{R^{2}}\quad(7.10.2)$$
|
| 41 |
|
| 42 |
绝热膨胀下的辐射:
|
| 43 |
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| 44 |
+
$$dU_{r}=d\left(\frac{4}{3}\pi R^{3}\epsilon_{r}\right)=-p_{r}d\left(\frac{4}{3}\pi R^{3}\right)$$
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| 45 |
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| 46 |
+
$$R^3 d\epsilon_r + \epsilon_r d(R^3) = -\frac{1}{3} \epsilon_r d(R^3)$$
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| 47 |
|
| 48 |
+
$$\frac{\mathrm{d}\epsilon_{r}}{\epsilon_{r}}=-\frac{4}{3}\frac{\mathrm{d}(R^{3})}{R^{3}}$$
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| 49 |
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| 50 |
+
$$\varepsilon_{t} \propto \frac{1}{R^{4}}$$
|
| 51 |
|
| 52 |
因为 $\varepsilon_{r}\propto T_{r}^{4}$ (辐射热力学)
|
| 53 |
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| 54 |
+
$$T_{r}\propto\frac{1}{R}\quad(7.10.3)$$
|
| 55 |
|
| 56 |
根据式(7.10.2)及式(7.10.3),随着宇宙的膨胀, $R$ 增大,辐射温度将降低,且反比于宇宙的尺度因子 $R$, 粒子的温度 $T_{\mathrm{m}}$ 也将降低,但反比于宇宙的尺度因子 $R$ 的平方。
|
| 57 |
|
markdowns/education_chemistry_00072.md
CHANGED
|
@@ -44,20 +44,20 @@
|
|
| 44 |
|
| 45 |
设一维谐振子的质量为 $m$,选 $x$ 轴与振动方向重合,振子平衡点(不受作用力的点)作为坐标 $x$ 的原点,这样,作用在振子上的 Hooke 力为
|
| 46 |
|
| 47 |
-
$F = -fx$
|
| 48 |
|
| 49 |
其中 f 称为(弹)力常数,若选取平衡点的势能为零,则振子的势能函数为
|
| 50 |
|
| 51 |
-
$V(x)=\frac{1}{2}f x^{2}$
|
| 52 |
|
| 53 |
振子的振动频率 $\nu$ 与力常数 $f$ 的关系为
|
| 54 |
|
| 55 |
-
$\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{f}{m}}\qquad(\omega=2\pi\nu)$
|
| 56 |
|
| 57 |
求解一维谐振子的 Schrödinger 方程,即得
|
| 58 |
|
| 59 |
-
$\psi_{n}(x)=\left[\frac{\alpha}{\sqrt{\pi}2^{n}n!}\right]^{\frac{1}{2}}e^{-\frac{1}{2}\alpha^{2}x^{2}}H_{n}(\alpha x)$
|
| 60 |
|
| 61 |
其中 $\alpha = \sqrt{m\omega/\hbar}$,$H _ {n}(\alpha x)$ 为 Hermite 多项式,n称为振动量子数,它的取值为
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| 62 |
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| 63 |
-
$n=0,1,2,\cdots$
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| 44 |
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| 45 |
设一维谐振子的质量为 $m$,选 $x$ 轴与振动方向重合,振子平衡点(不受作用力的点)作为坐标 $x$ 的原点,这样,作用在振子上的 Hooke 力为
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| 46 |
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| 47 |
+
$$F = -fx$$
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| 48 |
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| 49 |
其中 f 称为(弹)力常数,若选取平衡点的势能为零,则振子的势能函数为
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| 50 |
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| 51 |
+
$$V(x)=\frac{1}{2}f x^{2}$$
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| 52 |
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| 53 |
振子的振动频率 $\nu$ 与力常数 $f$ 的关系为
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| 54 |
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| 55 |
+
$$\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{f}{m}}\qquad(\omega=2\pi\nu)$$
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| 56 |
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| 57 |
求解一维谐振子的 Schrödinger 方程,即得
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| 58 |
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| 59 |
+
$$\psi_{n}(x)=\left[\frac{\alpha}{\sqrt{\pi}2^{n}n!}\right]^{\frac{1}{2}}e^{-\frac{1}{2}\alpha^{2}x^{2}}H_{n}(\alpha x)$$
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| 60 |
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| 61 |
其中 $\alpha = \sqrt{m\omega/\hbar}$,$H _ {n}(\alpha x)$ 为 Hermite 多项式,n称为振动量子数,它的取值为
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| 62 |
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| 63 |
+
$$n=0,1,2,\cdots$$
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markdowns/education_chemistry_00073.md
CHANGED
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@@ -31,19 +31,19 @@
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| 31 |
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| 32 |
则有
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| 33 |
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| 34 |
-
$Q = \Omega e^{-\frac{E}{k_{\mathrm{B}}T}}
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| 35 |
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| 36 |
-
$Q_{\text{定域子}} = q^N \
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| 37 |
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| 38 |
-
$Q_{\text{离域子}} = \left( \frac{qe}{N} \right)^N \
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| 39 |
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| 40 |
这样,用 Q 表示热力学函数,其表观形式对定域子或离域子就无差别,当然这时 Q 是不同的。
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| 41 |
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| 42 |
在这一节的最后,我们还有条件对于任何独立子体系证明 Lagrange 乘因子 $\beta$ 的取值。在 §9.8 中,我们曾以求单原子一维平动的平均能为例证明 $\beta = \frac{1}{k_B T}$。对于任何独立子(即 $E = \sum_i n_i \varepsilon_i$)体系的封闭且只做体积功的微变过程,热力学指出
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| 43 |
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| 44 |
-
$dS = \frac{1}{T}dE + \frac{p}{T}dV$
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| 45 |
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| 46 |
因此
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| 47 |
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| 48 |
-
$\left({\frac{\partial S}{\partial E}}\right)_{V}={\frac{1}{T}}$
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| 49 |
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| 31 |
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| 32 |
则有
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| 33 |
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| 34 |
+
$$Q = \Omega e^{-\frac{E}{k_{\mathrm{B}}T}}(10.3.10)\tag{10.3.10}$$
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| 35 |
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| 36 |
+
$$Q_{\text{定域子}} = q^N \tag{10.3.11}$$
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| 37 |
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| 38 |
+
$$Q_{\text{离域子}} = \left( \frac{qe}{N} \right)^N \tag {10.3.12}$$
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| 39 |
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| 40 |
这样,用 Q 表示热力学函数,其表观形式对定域子或离域子就无差别,当然这时 Q 是不同的。
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| 41 |
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| 42 |
在这一节的最后,我们还有条件对于任何独立子体系证明 Lagrange 乘因子 $\beta$ 的取值。在 §9.8 中,我们曾以求单原子一维平动的平均能为例证明 $\beta = \frac{1}{k_B T}$。对于任何独立子(即 $E = \sum_i n_i \varepsilon_i$)体系的封闭且只做体积功的微变过程,热力学指出
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| 43 |
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| 44 |
+
$$dS = \frac{1}{T}dE + \frac{p}{T}dV$$
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| 45 |
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| 46 |
因此
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| 47 |
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| 48 |
+
$$\left({\frac{\partial S}{\partial E}}\right)_{V}={\frac{1}{T}}$$
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| 49 |
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markdowns/education_chemistry_00074.md
CHANGED
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@@ -43,7 +43,7 @@ $$\begin{aligned} (C_V)_\nu &= (C_p)_\nu = 2Nk_B T \frac{d \ln q_\nu}{dT} + Nk_B
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| 43 |
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| 44 |
前面已经讨论了选平衡位置为能量零点(这就是选势能曲线最低点为能量零点)的配分函数。显然若选振动基态为能量零点,这时振动能级公式为
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| 45 |
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| 46 |
-
$\epsilon_{\nu} = nh\nu, \quad n=0,1,2,3,\cdots$
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| 47 |
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| 48 |
相应于该能量零点的振动配分函数为
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| 49 |
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| 43 |
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| 44 |
前面已经讨论了选平衡位置为能量零点(这就是选势能曲线最低点为能量零点)的配分函数。显然若选振动基态为能量零点,这时振动能级公式为
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| 45 |
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| 46 |
+
$$\epsilon_{\nu} = nh\nu, \quad n=0,1,2,3,\cdots$$
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| 47 |
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| 48 |
相应于该能量零点的振动配分函数为
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| 49 |
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markdowns/education_chemistry_00075.md
CHANGED
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@@ -3,11 +3,11 @@
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| 3 |
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| 4 |
解 根据公式$ (22.11.5) $,在298 K时可得:
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| 5 |
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| 6 |
-
$$\mathrm { p H } ( 2 ) = \frac { E _ { 2 } + E _ { 1 } } { 0 . 0 5 9 \ 1 6 \ \mathrm { V } } + \mathrm { p H } ( 1 ) = 8 . 6 4 \qquad \
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| 7 |
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| 8 |
根据(1)式,
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| 9 |
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| 10 |
-
$E_3 = E_1 + 0.059\ 16\ \text{V}[\text{pH}(3) - \text{pH}(1)] = 0.023\ 3\ \text{V}$
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| 11 |
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## 参考资料及课外阅读资料
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| 13 |
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@@ -37,7 +37,7 @@ $E_3 = E_1 + 0.059\ 16\ \text{V}[\text{pH}(3) - \text{pH}(1)] = 0.023\ 3\ \text{
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| 37 |
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| 38 |
(3) 计算醋酸银 $AgAc$ 的溶度积 $K_{sp}$。
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| 39 |
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| 40 |
-
$[-71.769\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1},\ -60.293\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1},\ 38.6\ \text{J} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1},\ 2.07 \times 10^{-3}]$
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| 41 |
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| 42 |
2. 电池 $Pt|H_2(p^\Theta)|NaCl(0.01\ mol\cdot kg^{-1})|AgCl|Ag$,已知 $\kappa(AgCl\ 饱和溶液)=2.68\times10^{-4}\ \Omega^{-1}\cdot m^{-1}$,$\kappa(H_2O)=0.84\times10^{-4}\ \Omega^{-1}\cdot m^{-1}$,$U_m^\Theta(Ag^+)=6.42\times10^{-8}\ m^2\cdot V^{-1}\cdot s^{-1}$,$U_m^\Theta(Cl^-)=7.92\times10^{-8}\ m^2\cdot V^{-1}\cdot s^{-1}$,$\varphi^\Theta(Ag^+/Ag)=0.799\ V$,求 298 K 电池的 $E$。[0.757 V]
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| 43 |
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| 3 |
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| 4 |
解 根据公式$ (22.11.5) $,在298 K时可得:
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| 5 |
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| 6 |
+
$$\mathrm { p H } ( 2 ) = \frac { E _ { 2 } + E _ { 1 } } { 0 . 0 5 9 \ 1 6 \ \mathrm { V } } + \mathrm { p H } ( 1 ) = 8 . 6 4 \qquad \tag{1}$$
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| 7 |
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| 8 |
根据(1)式,
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| 9 |
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| 10 |
+
$$E_3 = E_1 + 0.059\ 16\ \text{V}[\text{pH}(3) - \text{pH}(1)] = 0.023\ 3\ \text{V}$$
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| 11 |
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| 12 |
## 参考资料及课外阅读资料
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| 13 |
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| 37 |
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| 38 |
(3) 计算醋酸银 $AgAc$ 的溶度积 $K_{sp}$。
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| 39 |
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| 40 |
+
$$[-71.769\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1},\ -60.293\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1},\ 38.6\ \text{J} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1},\ 2.07 \times 10^{-3}]$$
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| 41 |
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| 42 |
2. 电池 $Pt|H_2(p^\Theta)|NaCl(0.01\ mol\cdot kg^{-1})|AgCl|Ag$,已知 $\kappa(AgCl\ 饱和溶液)=2.68\times10^{-4}\ \Omega^{-1}\cdot m^{-1}$,$\kappa(H_2O)=0.84\times10^{-4}\ \Omega^{-1}\cdot m^{-1}$,$U_m^\Theta(Ag^+)=6.42\times10^{-8}\ m^2\cdot V^{-1}\cdot s^{-1}$,$U_m^\Theta(Cl^-)=7.92\times10^{-8}\ m^2\cdot V^{-1}\cdot s^{-1}$,$\varphi^\Theta(Ag^+/Ag)=0.799\ V$,求 298 K 电池的 $E$。[0.757 V]
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| 43 |
|
markdowns/education_chemistry_00081.md
CHANGED
|
@@ -4,7 +4,9 @@
|
|
| 4 |
|
| 5 |
聚乙烯是一种常用塑料,是由乙烯在一定条件下,通过加成聚合反应(简称加聚反应)得到的高分子化合物,结构呈线型。高分子化合物又称为聚合物。
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| 6 |
|
| 7 |
-
$
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|
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| 8 |
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| 9 |
乙烯 聚乙烯
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| 10 |
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| 4 |
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| 5 |
聚乙烯是一种常用塑料,是由乙烯在一定条件下,通过加成聚合反应(简称加聚反应)得到的高分子化合物,结构呈线型。高分子化合物又称为聚合物。
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| 6 |
|
| 7 |
+
$$
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| 8 |
+
\ce{nCH2-CH2 -> [-CH2-CH2-]_{n}}
|
| 9 |
+
$$
|
| 10 |
|
| 11 |
乙烯 聚乙烯
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| 12 |
|
markdowns/education_chemistry_00091.md
CHANGED
|
@@ -1,34 +1,48 @@
|
|
| 1 |
酸。由于烷基的推电子效应,增加了醇分子中氧原子周围的电子云密度,O—H键上的氢原子受到的束缚力加大,使得氢不易被取代。邻近羟基碳原子上的烷基增多,氧原子上的电子云密度增大,O—H键的极性减小,酸性随之减弱,与钠的反应活性也随之降低。故醇的酸性及与活泼金属反应活性的顺序为;
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| 2 |
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| 3 |
-
$
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|
|
|
|
|
|
| 4 |
|
| 5 |
醇的酸性比水小,其共轭碱 RO⁻ 的碱性比 OH⁻ 大。醇钠遇水立即水解生成醇和氢氧化钠:
|
| 6 |
|
| 7 |
-
$
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|
|
|
|
|
|
| 8 |
|
| 9 |
醇钠在有机合成中用作碱性试剂,也常用作分子中引入烃氧基(RO—)的亲核试剂。
|
| 10 |
|
| 11 |
2. 与氢卤酸的反应 氢卤酸与醇反应生成卤代烷和水,这是制备卤代烃的重要方法;
|
| 12 |
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| 13 |
-
$
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|
|
|
|
|
|
| 14 |
|
| 15 |
反应中醇的 C—O 键断裂,羟基被卤原子取代,属于亲核取代反应。C—OH 键断裂较难,需要酸的催化,使羟基质子化后以水分子的形式离去。醇的反应活性是烯丙式(或苄基式)醇 > 3°醇 > 2°醇 > 1°醇;氢卤酸的反应活性是 HI > HBr > HCl。例如,一级醇与氢碘酸(47%)一起加热就可以生成碘代烃;与氢溴酸(48%)作用时必须在硫酸作用下加热才能反应;与浓盐酸作用时必须有氯化锌存在并加热才能反应。而 3°醇和烯丙式(或苄基式)醇在室温下和浓盐酸一起震荡就可以反应:
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| 16 |
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| 17 |
-
$
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|
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|
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| 18 |
|
| 19 |
-
$
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| 20 |
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| 21 |
-
$
|
|
|
|
|
|
|
| 22 |
|
| 23 |
实验室常用卢卡斯(Lucas)试剂(浓盐酸和无水氯化锌配成的溶液)来区别不同级别的醇。低级一元醇($C_{6}$ 以下)能溶于卢卡斯试剂中,其氯代物不溶。从出现浑浊所需的时间可以鉴别出伯、仲、叔醇。
|
| 24 |
|
| 25 |
伯醇、仲醇、叔醇
|
| 26 |
|
| 27 |
-
$\xrightarrow{\text{卢卡斯试剂}}$
|
| 28 |
|
| 29 |
加热后出现浑浊;静置几分钟后出现浑浊;很快出现浑浊
|
| 30 |
|
| 31 |
醇与氢卤酸的反应是酸催化下的亲核取代反应,一般认为烯丙式(或苄基式)醇、叔醇、仲醇是按$S_N1$反应机理进行:
|
| 32 |
|
| 33 |
-
$
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|
|
|
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|
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| 34 |
|
|
|
|
| 1 |
酸。由于烷基的推电子效应,增加了醇分子中氧原子周围的电子云密度,O—H键上的氢原子受到的束缚力加大,使得氢不易被取代。邻近羟基碳原子上的烷基增多,氧原子上的电子云密度增大,O—H键的极性减小,酸性随之减弱,与钠的反应活性也随之降低。故醇的酸性及与活泼金属反应活性的顺序为;
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| 2 |
|
| 3 |
+
$$
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| 4 |
+
\ce{H2O > CH3OH > RCH2OH > R2CHOH > R3COH}
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| 5 |
+
$$
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| 6 |
|
| 7 |
醇的酸性比水小,其共轭碱 RO⁻ 的碱性比 OH⁻ 大。醇钠遇水立即水解生成醇和氢氧化钠:
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| 8 |
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| 9 |
+
$$
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| 10 |
+
\ce{RCH2ONa} \xrightarrow{\ce{H2O}} \ce{RCH2OH + NaOH}
|
| 11 |
+
$$
|
| 12 |
|
| 13 |
醇钠在有机合成中用作碱性试剂,也常用作分子中引入烃氧基(RO—)的亲核试剂。
|
| 14 |
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| 15 |
2. 与氢卤酸的反应 氢卤酸与醇反应生成卤代烷和水,这是制备卤代烃的重要方法;
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| 16 |
|
| 17 |
+
$$
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| 18 |
+
\ce{R-OH} \xrightarrow{\ce{HX}} \ce{R-X + H2O} \quad (X=\mathrm{Cl},\mathrm{Br},\mathrm{I})
|
| 19 |
+
$$
|
| 20 |
|
| 21 |
反应中醇的 C—O 键断裂,羟基被卤原子取代,属于亲核取代反应。C—OH 键断裂较难,需要酸的催化,使羟基质子化后以水分子的形式离去。醇的反应活性是烯丙式(或苄基式)醇 > 3°醇 > 2°醇 > 1°醇;氢卤酸的反应活性是 HI > HBr > HCl。例如,一级醇与氢碘酸(47%)一起加热就可以生成碘代烃;与氢溴酸(48%)作用时必须在硫酸作用下加热才能反应;与浓盐酸作用时必须有氯化锌存在并加热才能反应。而 3°醇和烯丙式(或苄基式)醇在室温下和浓盐酸一起震荡就可以反应:
|
| 22 |
|
| 23 |
+
$$
|
| 24 |
+
\ce{CH3CH2CH2CH2OH} \xrightarrow[\Delta]{\ce{HBr},\ \ce{H2SO4}} \ce{CH3CH2CH2CH2Br}
|
| 25 |
+
$$
|
| 26 |
|
| 27 |
+
$$
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| 28 |
+
\ce{CH3CH2CH2CH2OH} \xrightarrow[\Delta]{\ce{HCl, ZnCl2}} \ce{CH3CH2CH2CH2Cl}
|
| 29 |
+
$$
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| 30 |
|
| 31 |
+
$$
|
| 32 |
+
\ce{(CH3)3COH} \xrightarrow{\ce{浓HCl}} \ce{(CH3)3CCl}
|
| 33 |
+
$$
|
| 34 |
|
| 35 |
实验室常用卢卡斯(Lucas)试剂(浓盐酸和无水氯化锌配成的溶液)来区别不同级别的醇。低级一元醇($C_{6}$ 以下)能溶于卢卡斯试剂中,其氯代物不溶。从出现浑浊所需的时间可以鉴别出伯、仲、叔醇。
|
| 36 |
|
| 37 |
伯醇、仲醇、叔醇
|
| 38 |
|
| 39 |
+
$$\xrightarrow{\text{卢卡斯试剂}}$$
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| 40 |
|
| 41 |
加热后出现浑浊;静置几分钟后出现浑浊;很快出现浑浊
|
| 42 |
|
| 43 |
醇与氢卤酸的反应是酸催化下的亲核取代反应,一般认为烯丙式(或苄基式)醇、叔醇、仲醇是按$S_N1$反应机理进行:
|
| 44 |
|
| 45 |
+
$$
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| 46 |
+
\ce{(CH3)3C-OH + HX <=> (CH3)3C-OH2+ + X-}
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| 47 |
+
$$
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| 48 |
|
markdowns/education_chemistry_00100.md
CHANGED
|
@@ -38,10 +38,18 @@
|
|
| 38 |
|
| 39 |
• 碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似,正如上述实验所示,它们都能与氧气等非金属单质以及水反应。例如:
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| 40 |
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| 41 |
-
$
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|
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| 42 |
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| 43 |
-
$
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|
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| 44 |
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| 45 |
-
$
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|
|
|
|
|
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| 46 |
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| 47 |
-
$
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|
|
|
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|
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| 38 |
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| 39 |
• 碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似,正如上述实验所示,它们都能与氧气等非金属单质以及水反应。例如:
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| 40 |
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| 41 |
+
$$
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| 42 |
+
\ce{4Li + O2} \xlongequal{\Delta} \ce{2Li2O}
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| 43 |
+
$$
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| 44 |
|
| 45 |
+
$$
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| 46 |
+
\ce{2Na + O2} \xlongequal{\Delta} \ce{Na2O2}
|
| 47 |
+
$$
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| 48 |
|
| 49 |
+
$$
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| 50 |
+
\ce{2Na + 2H2O} \xlongequal{} \ce{2NaOH + H2 ^}
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| 51 |
+
$$
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| 52 |
|
| 53 |
+
$$
|
| 54 |
+
\ce{2K + 2H2O} \xlongequal{} \ce{2KOH + H2 ^}
|
| 55 |
+
$$
|
markdowns/education_english_00076.md
CHANGED
|
@@ -12,7 +12,9 @@
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| 12 |
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| 13 |
(7) The family moved to California.
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| 14 |
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| 15 |
-
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| 16 |
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| 17 |
## 2. Match the words with their definitions.
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| 18 |
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| 12 |
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| 13 |
(7) The family moved to California.
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| 14 |
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| 15 |
+
$$
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| 16 |
+
(\ )-(\ )-(\ )-(\ )-(\ )-(\ )-(\ )-(\ )
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| 17 |
+
$$
|
| 18 |
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| 19 |
## 2. Match the words with their definitions.
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| 20 |
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markdowns/education_math_00001.md
CHANGED
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@@ -21,11 +21,10 @@ A. 0 个 B. 1 个 C. 2 个 D. 3 个
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| 21 |
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| 22 |
15. 如果命题“$\neg p$”为真,命题“$p \land q$”为假,那么()
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| 23 |
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| 24 |
-
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| 25 |
-
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| 26 |
-
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| 27 |
-
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| 28 |
-
$$
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| 29 |
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| 30 |
16. 不等式$(|x|+2)(1-x^{2})\leq0$ 的解集是()
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| 31 |
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| 21 |
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| 22 |
15. 如果命题“$\neg p$”为真,命题“$p \land q$”为假,那么()
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| 23 |
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| 24 |
+
A. q 为假
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| 25 |
+
B. q 为真
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| 26 |
+
C. p 或 q 为真
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| 27 |
+
D. p 或 q 不一定为真
|
|
|
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| 28 |
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| 29 |
16. 不等式$(|x|+2)(1-x^{2})\leq0$ 的解集是()
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| 30 |
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markdowns/education_math_00005.md
CHANGED
|
@@ -16,12 +16,12 @@ $\therefore$ 所求椭圆方程为 $\frac{x^{2}}{6}+\frac{y^{2}}{3}=1$.
|
|
| 16 |
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| 17 |
25. $\frac{7}{2}$ __解析__:$|F_1F_2|=2\sqrt{2}$,$|AF_1|+|AF_2|=6$,$|AF_2|=6-|AF_1|$.
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| 18 |
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| 19 |
-
$|AF_{2}|^{2}=|AF_{1}|^{2}+|F_{1}F_{2}|^{2}-2|AF_{1}|\cdot|F_{1}F_{2}|\cos45^{\circ}
|
| 20 |
-
\\=|AF_{1}|^{2}-4|AF_{1}|+8=(6-|AF_{1}|)^{2},$
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| 21 |
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| 22 |
$\therefore |AF_{1}| = \frac{7}{2}.$
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| 23 |
|
| 24 |
-
$S=\frac{1}{2}\times\frac{7}{2}\times2\sqrt{2}\times\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{7}{2}.$
|
| 25 |
|
| 26 |
26. __解__: 设圆 $C$ 的方程为 $x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0$,
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| 27 |
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@@ -44,7 +44,7 @@ $$
|
|
| 44 |
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| 45 |
由①②③解得
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| 46 |
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| 47 |
-
$D=-4,E=6,F=8.$
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| 48 |
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| 49 |
$\therefore$ 圆 $C$ 的方程为 $x^{2}+y^{2}-4x+6y+8=0$.
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| 50 |
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|
|
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| 16 |
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| 17 |
25. $\frac{7}{2}$ __解析__:$|F_1F_2|=2\sqrt{2}$,$|AF_1|+|AF_2|=6$,$|AF_2|=6-|AF_1|$.
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| 18 |
|
| 19 |
+
$$|AF_{2}|^{2}=|AF_{1}|^{2}+|F_{1}F_{2}|^{2}-2|AF_{1}|\cdot|F_{1}F_{2}|\cos45^{\circ}
|
| 20 |
+
\\=|AF_{1}|^{2}-4|AF_{1}|+8=(6-|AF_{1}|)^{2},$$
|
| 21 |
|
| 22 |
$\therefore |AF_{1}| = \frac{7}{2}.$
|
| 23 |
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| 24 |
+
$$S=\frac{1}{2}\times\frac{7}{2}\times2\sqrt{2}\times\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{7}{2}.$$
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| 25 |
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| 26 |
26. __解__: 设圆 $C$ 的方程为 $x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0$,
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| 27 |
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| 44 |
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| 45 |
由①②③解得
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| 46 |
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| 47 |
+
$$D=-4,E=6,F=8.$$
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| 48 |
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| 49 |
$\therefore$ 圆 $C$ 的方程为 $x^{2}+y^{2}-4x+6y+8=0$.
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| 50 |
|
markdowns/education_math_00006.md
CHANGED
|
@@ -50,7 +50,7 @@
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| 50 |
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| 51 |
5. 解:20%与30%的两种酒精溶液按3:1的比例混合后得到溶液的浓度为
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| 52 |
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| 53 |
-
$\begin{aligned}&(3\times20\%+1\times30\%)\div(3+1)\\&=(60\%+30\%)\div4\\&=22.5\%\end{aligned}$
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| 54 |
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| 55 |
浓度为 45% 的酒精溶液用量为
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| 56 |
|
|
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| 50 |
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| 51 |
5. 解:20%与30%的两种酒精溶液按3:1的比例混合后得到溶液的浓度为
|
| 52 |
|
| 53 |
+
$$\begin{aligned}&(3\times20\%+1\times30\%)\div(3+1)\\&=(60\%+30\%)\div4\\&=22.5\%\end{aligned}$$
|
| 54 |
|
| 55 |
浓度为 45% 的酒精溶液用量为
|
| 56 |
|
markdowns/education_math_00009.md
CHANGED
|
@@ -20,12 +20,10 @@ A. 1:200 B. 1:400000 C. 1:10000 D. 1:2000
|
|
| 20 |
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| 21 |
5. 一个正方形广场占地面积约为 2250000 平方米, 若按照比例尺 1:12000 缩小后, 其面积比较接近( )。
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| 22 |
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| 23 |
-
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| 24 |
-
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| 25 |
-
|
| 26 |
-
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| 27 |
-
\end{array}
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| 28 |
-
$$
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| 29 |
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| 30 |
## 二、填空题
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| 31 |
|
|
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| 20 |
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| 21 |
5. 一个正方形广场占地面积约为 2250000 平方米, 若按照比例尺 1:12000 缩小后, 其面积比较接近( )。
|
| 22 |
|
| 23 |
+
A. 一个篮球场的面积
|
| 24 |
+
B. 一张乒乓球台面的面积
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| 25 |
+
C. 华商报一个版面的面积
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| 26 |
+
D. 数学课本封面的面积
|
|
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|
|
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| 27 |
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| 28 |
## 二、填空题
|
| 29 |
|
markdowns/education_math_00013.md
CHANGED
|
@@ -1,6 +1,6 @@
|
|
| 1 |
4. 设 $f(x)$ 是周期为 $2\pi$ 的周期函数,它在 $[- \pi, \pi)$ 上的表达式为
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| 2 |
|
| 3 |
-
$f(x)=\left\{\begin{array}{ll}-\frac{\pi}{2}, & -\pi \leqslant x<-\frac{\pi}{2}, \\ x, & -\frac{\pi}{2} \leqslant x<\frac{\pi}{2}, \\ \frac{\pi}{2}, & \frac{\pi}{2} \leqslant x<\pi,\end{array}\right.$
|
| 4 |
|
| 5 |
将 $f(x)$ 展开成傅里叶级数.
|
| 6 |
|
|
@@ -15,17 +15,17 @@ b_n &= \frac{2}{\pi} \int_{0}^{\pi} f(x) \sin nx \, dx = \frac{2}{\pi} \left[ \i
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|
| 15 |
|
| 16 |
因 $f(x)$ 满足收敛定理的条件,而在 $x=(2k+1)\pi(k\in\mathbb{Z})$ 处间断,故
|
| 17 |
|
| 18 |
-
$f(x)=\sum\limits_{n=1}^{\infty}\left[\frac{(-1)^{n+1}}{n}+\frac{2}{n^{2}\pi}\sin\frac{n\pi}{2}\right]\sin nx,x\neq(2k+1)\pi(k\in\mathbb{Z}).$
|
| 19 |
|
| 20 |
5. 将函数 $f(x)=\frac{\pi-x}{2}(0\leqslant x\leqslant\pi)$ 展开成正弦级数.
|
| 21 |
|
| 22 |
解 作
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| 23 |
|
| 24 |
-
$\varphi(x)=\begin{cases}f(x),&x\in(0,\pi],\\0,&x=0,\\-f(-x),&x\in(-\pi,0),\end{cases}$
|
| 25 |
|
| 26 |
$\varphi(x)$ 是 $f(x)$ 的奇延拓.令 $\Phi(x)$ 是 $\varphi(x)$ 的周期延拓,则 $\Phi(x)$ 满足收敛定理的条件,而在 $x = 2k\pi (k \in \mathbb{Z})$ 处间断,又在 $(0, \pi]$ 上,$\Phi(x) \equiv f(x)$,因此 $\Phi(x)$ 的傅里叶级数在 $(0, \pi]$ 上收敛于 $f(x)$.
|
| 27 |
|
| 28 |
-
$a_{n}=0(n=0,1,2,\cdots);$
|
| 29 |
|
| 30 |
$$\begin{align*}
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| 31 |
b_n &= \frac{2}{\pi} \int_{0}^{\pi} \frac{\pi - x}{2} \sin nx \, dx = \frac{2}{\pi} \left[ \frac{x - \pi}{2n} \cos nx - \frac{1}{2n^2} \sin nx \right]_{0}^{\pi} \\
|
|
|
|
| 1 |
4. 设 $f(x)$ 是周期为 $2\pi$ 的周期函数,它在 $[- \pi, \pi)$ 上的表达式为
|
| 2 |
|
| 3 |
+
$$f(x)=\left\{\begin{array}{ll}-\frac{\pi}{2}, & -\pi \leqslant x<-\frac{\pi}{2}, \\ x, & -\frac{\pi}{2} \leqslant x<\frac{\pi}{2}, \\ \frac{\pi}{2}, & \frac{\pi}{2} \leqslant x<\pi,\end{array}\right.$$
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| 4 |
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| 5 |
将 $f(x)$ 展开成傅里叶级数.
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| 6 |
|
|
|
|
| 15 |
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| 16 |
因 $f(x)$ 满足收敛定理的条件,而在 $x=(2k+1)\pi(k\in\mathbb{Z})$ 处间断,故
|
| 17 |
|
| 18 |
+
$$f(x)=\sum\limits_{n=1}^{\infty}\left[\frac{(-1)^{n+1}}{n}+\frac{2}{n^{2}\pi}\sin\frac{n\pi}{2}\right]\sin nx,x\neq(2k+1)\pi(k\in\mathbb{Z}).$$
|
| 19 |
|
| 20 |
5. 将函数 $f(x)=\frac{\pi-x}{2}(0\leqslant x\leqslant\pi)$ 展开成正弦级数.
|
| 21 |
|
| 22 |
解 作
|
| 23 |
|
| 24 |
+
$$\varphi(x)=\begin{cases}f(x),&x\in(0,\pi],\\0,&x=0,\\-f(-x),&x\in(-\pi,0),\end{cases}$$
|
| 25 |
|
| 26 |
$\varphi(x)$ 是 $f(x)$ 的奇延拓.令 $\Phi(x)$ 是 $\varphi(x)$ 的周期延拓,则 $\Phi(x)$ 满足收敛定理的条件,而在 $x = 2k\pi (k \in \mathbb{Z})$ 处间断,又在 $(0, \pi]$ 上,$\Phi(x) \equiv f(x)$,因此 $\Phi(x)$ 的傅里叶级数在 $(0, \pi]$ 上收敛于 $f(x)$.
|
| 27 |
|
| 28 |
+
$$a_{n}=0(n=0,1,2,\cdots);$$
|
| 29 |
|
| 30 |
$$\begin{align*}
|
| 31 |
b_n &= \frac{2}{\pi} \int_{0}^{\pi} \frac{\pi - x}{2} \sin nx \, dx = \frac{2}{\pi} \left[ \frac{x - \pi}{2n} \cos nx - \frac{1}{2n^2} \sin nx \right]_{0}^{\pi} \\
|
markdowns/education_math_00014.md
CHANGED
|
@@ -2,11 +2,11 @@ $$\begin{aligned} & =-\frac{1}{2}\cdot\frac{1-n\pi i}{1+(n\pi)^{2}}\left(\mathrm
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|
| 2 |
|
| 3 |
故
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| 4 |
|
| 5 |
-
$f(x)=\sum\limits_{n=-\infty}^{\infty}(-1)^{n}\frac{e-e^{-1}}{2}\frac{1-n\pi i}{1+n^{2}\pi^{2}}\cdot e^{in\pi x},x\in\mathbb{R}\setminus\{2k+1\mid k\in\mathbb{Z}\}.$
|
| 6 |
|
| 7 |
*4. 设 $u(t)$ 是周期为 $T$ 的周期函数. 已知它的傅里叶级数的复数形式为(参阅本节例题)
|
| 8 |
|
| 9 |
-
$u(t) = \frac{h\tau}{T} + \frac{h}{\pi} \displaystyle\sum_{\substack{n=-\infty \\ n\neq 0}}^{\infty} \frac{1}{n} \sin \frac{n\pi\tau}{T} e^{i\frac{2n\pi t}{T}} \quad (-\infty < t < +\infty),$
|
| 10 |
|
| 11 |
试写出 $u(t)$ 的傅里叶级数的实数形式(即三角形式).
|
| 12 |
|
|
@@ -14,19 +14,19 @@ __解__ 由题设知 $c_n = \frac{h}{n\pi} \sin \frac{n\pi\tau}{T}$ ($n = \pm 1,
|
|
| 14 |
|
| 15 |
因
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| 16 |
|
| 17 |
-
$c_{n}=\frac{a_{n}-ib_{n}}{2},c_{-n}=\frac{a_{n}+ib_{n}}{2}=\overline{c_{n}}\quad(n=1,2,\cdots),$
|
| 18 |
|
| 19 |
可见
|
| 20 |
|
| 21 |
-
$a_n = \operatorname{Re}(2\overline{c_n}), b_n = \operatorname{Im}(2\overline{c_n}).$
|
| 22 |
|
| 23 |
而 $c_{n}$ 为实数,故
|
| 24 |
|
| 25 |
-
$a_{n}=\frac{2h}{n\pi}\sin\frac{n\pi\tau}{T},b_{n}=0\quad(n=1,2,\cdots),$
|
| 26 |
|
| 27 |
故
|
| 28 |
|
| 29 |
-
$u(t) = \frac{h\tau}{T} + \frac{2h}{\pi} \sum\limits_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n} \sin \frac{n\pi\tau}{T} \cdot \cos \frac{2n\pi t}{T} \quad (-\infty < t < +\infty).$
|
| 30 |
|
| 31 |
## 总习题十二
|
| 32 |
|
|
|
|
| 2 |
|
| 3 |
故
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| 4 |
|
| 5 |
+
$$f(x)=\sum\limits_{n=-\infty}^{\infty}(-1)^{n}\frac{e-e^{-1}}{2}\frac{1-n\pi i}{1+n^{2}\pi^{2}}\cdot e^{in\pi x},x\in\mathbb{R}\setminus\{2k+1\mid k\in\mathbb{Z}\}.$$
|
| 6 |
|
| 7 |
*4. 设 $u(t)$ 是周期为 $T$ 的周期函数. 已知它的傅里叶级数的复数形式为(参阅本节例题)
|
| 8 |
|
| 9 |
+
$$u(t) = \frac{h\tau}{T} + \frac{h}{\pi} \displaystyle\sum_{\substack{n=-\infty \\ n\neq 0}}^{\infty} \frac{1}{n} \sin \frac{n\pi\tau}{T} e^{i\frac{2n\pi t}{T}} \quad (-\infty < t < +\infty),$$
|
| 10 |
|
| 11 |
试写出 $u(t)$ 的傅里叶级数的实数形式(即三角形式).
|
| 12 |
|
|
|
|
| 14 |
|
| 15 |
因
|
| 16 |
|
| 17 |
+
$$c_{n}=\frac{a_{n}-ib_{n}}{2},c_{-n}=\frac{a_{n}+ib_{n}}{2}=\overline{c_{n}}\quad(n=1,2,\cdots),$$
|
| 18 |
|
| 19 |
可见
|
| 20 |
|
| 21 |
+
$$a_n = \operatorname{Re}(2\overline{c_n}), b_n = \operatorname{Im}(2\overline{c_n}).$$
|
| 22 |
|
| 23 |
而 $c_{n}$ 为实数,故
|
| 24 |
|
| 25 |
+
$$a_{n}=\frac{2h}{n\pi}\sin\frac{n\pi\tau}{T},b_{n}=0\quad(n=1,2,\cdots),$$
|
| 26 |
|
| 27 |
故
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| 28 |
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| 29 |
+
$$u(t) = \frac{h\tau}{T} + \frac{2h}{\pi} \sum\limits_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n} \sin \frac{n\pi\tau}{T} \cdot \cos \frac{2n\pi t}{T} \quad (-\infty < t < +\infty).$$
|
| 30 |
|
| 31 |
## 总习题十二
|
| 32 |
|
markdowns/education_math_00015.md
CHANGED
|
@@ -10,7 +10,7 @@ __解__ 两已知直线的方向向量分别为 $s_1=(1,2,1)$ 和 $s_2=(0,1,1)$
|
|
| 10 |
|
| 11 |
3. (1991. I, II) 已知两条直线的方程是
|
| 12 |
|
| 13 |
-
$L_1:\frac{x-1}{1}=\frac{y-2}{0}=\frac{z-3}{-1}, L_2:\frac{x+2}{2}=\frac{y-1}{1}=\frac{z}{1},$
|
| 14 |
|
| 15 |
则过 $L_1$ 且平行于 $L_2$ 的平面方程是______.
|
| 16 |
|
|
|
|
| 10 |
|
| 11 |
3. (1991. I, II) 已知两条直线的方程是
|
| 12 |
|
| 13 |
+
$$L_1:\frac{x-1}{1}=\frac{y-2}{0}=\frac{z-3}{-1}, L_2:\frac{x+2}{2}=\frac{y-1}{1}=\frac{z}{1},$$
|
| 14 |
|
| 15 |
则过 $L_1$ 且平行于 $L_2$ 的平面方程是______.
|
| 16 |
|
markdowns/education_math_00016.md
CHANGED
|
@@ -18,24 +18,26 @@ $$
|
|
| 18 |
|
| 19 |
设 $l_0$ 绕 $y$ 轴旋转一周所得的旋转曲面为 $S,(x,y,z)$ 为 $S$ 上任意一点。则该点由直线 $l_0$ 上的一点 $(x_0,y_0,z_0)$ 绕 $y$ 轴旋转而得,于是有关系:$y = y_0$,
|
| 20 |
|
| 21 |
-
$x^{2} + z^{2} = x_{0}^{2} + z_{0}^{2} = (2y_{0})^{2} + \left[-\frac{1}{2}(y_{0}-1)\right]^{2} = 4y^{2} + \frac{1}{4}(y-1)^{2},$
|
| 22 |
|
| 23 |
从而得 $S$ 的方程为
|
| 24 |
|
| 25 |
-
$4x^2 - 17y^2 + 4z^2 + 2y - 1 = 0.$
|
| 26 |
|
| 27 |
__解法二__ 将直线 $l$ 的方程改写为一般方程:$\begin{cases} x - y - 1 = 0, \\ y + z - 1 = 0. \end{cases}$ 过 $l$ 的平面束方程为
|
| 28 |
|
| 29 |
-
$(x-y-1)+\lambda(y+z-1)=0,$
|
| 30 |
|
| 31 |
即
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| 32 |
|
| 33 |
-
$x + (\lambda - 1)y + \lambda z - (1 + \lambda) = 0.$
|
| 34 |
|
| 35 |
现确定 $\lambda$ 的值,使向量 $(1,\lambda-1,\lambda)$ 与平面 $\pi$ 的法向量 $\boldsymbol{n}=(1,-1,2)$ 垂直,即令 $1-(\lambda-1)+2\lambda=0$ ,解得 $\lambda=-2$ 。从而得过 l 且垂直于 $\pi$ 的平面方程为 $x-3y-2z+1=0$ .(下同解法一)
|
| 36 |
|
| 37 |
__解法三__ 经过$l$且垂直于平面$\pi$的平面$\pi_1$的法向量$n_1$可取为$(1,1,-1)\times(1,-1,2)=(1,-3,-2)$. 又$\pi_1$通过$l$上的点$(1,0,1)$,故$\pi_1$的方程为
|
| 38 |
|
| 39 |
-
$(x-1)-3y-2(z-1)=0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 40 |
|
| 41 |
-
(下同解法一)
|
|
|
|
| 18 |
|
| 19 |
设 $l_0$ 绕 $y$ 轴旋转一周所得的旋转曲面为 $S,(x,y,z)$ 为 $S$ 上任意一点。则该点由直线 $l_0$ 上的一点 $(x_0,y_0,z_0)$ 绕 $y$ 轴旋转而得,于是有关系:$y = y_0$,
|
| 20 |
|
| 21 |
+
$$x^{2} + z^{2} = x_{0}^{2} + z_{0}^{2} = (2y_{0})^{2} + \left[-\frac{1}{2}(y_{0}-1)\right]^{2} = 4y^{2} + \frac{1}{4}(y-1)^{2},$$
|
| 22 |
|
| 23 |
从而得 $S$ 的方程为
|
| 24 |
|
| 25 |
+
$$4x^2 - 17y^2 + 4z^2 + 2y - 1 = 0.$$
|
| 26 |
|
| 27 |
__解法二__ 将直线 $l$ 的方程改写为一般方程:$\begin{cases} x - y - 1 = 0, \\ y + z - 1 = 0. \end{cases}$ 过 $l$ 的平面束方程为
|
| 28 |
|
| 29 |
+
$$(x-y-1)+\lambda(y+z-1)=0,$$
|
| 30 |
|
| 31 |
即
|
| 32 |
|
| 33 |
+
$$x + (\lambda - 1)y + \lambda z - (1 + \lambda) = 0.$$
|
| 34 |
|
| 35 |
现确定 $\lambda$ 的值,使向量 $(1,\lambda-1,\lambda)$ 与平面 $\pi$ 的法向量 $\boldsymbol{n}=(1,-1,2)$ 垂直,即令 $1-(\lambda-1)+2\lambda=0$ ,解得 $\lambda=-2$ 。从而得过 l 且垂直于 $\pi$ 的平面方程为 $x-3y-2z+1=0$ .(下同解法一)
|
| 36 |
|
| 37 |
__解法三__ 经过$l$且垂直于平面$\pi$的平面$\pi_1$的法向量$n_1$可取为$(1,1,-1)\times(1,-1,2)=(1,-3,-2)$. 又$\pi_1$通过$l$上的点$(1,0,1)$,故$\pi_1$的方程为
|
| 38 |
|
| 39 |
+
$$(x-1)-3y-2(z-1)=0, 即 x-3y-2z+1=0.$$
|
| 40 |
+
|
| 41 |
+
(下同解法一)
|
| 42 |
+
|
| 43 |
|
|
|
markdowns/education_math_00017.md
CHANGED
|
@@ -7,9 +7,12 @@
|
|
| 7 |
(C) 不连续、偏导数存在.
|
| 8 |
(D) 不连续、偏导数不存在.
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| 9 |
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| 10 |
-
$
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| 11 |
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| 12 |
-
|
|
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|
|
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|
|
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| 13 |
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| 14 |
随着 k 的不同,该极限值也不同,所以极限 $\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)$ 不存在, $f(x,y)$ 在 $(0,0)$ 不连续. 应选(C).
|
| 15 |
|
|
@@ -17,7 +20,7 @@ $\lim\limits_{\substack{(x,y)\to(0,0)\\y=kx}}f(x,y)=\lim\limits_{x\to0}\frac{kx^
|
|
| 17 |
|
| 18 |
解 在所给方程两端分别取全微分, 得
|
| 19 |
|
| 20 |
-
$yz\,dx + xz\,dy + xy\,dz + \frac{1}{\sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}}(xdx + ydy + zdz) = 0,$
|
| 21 |
|
| 22 |
因此,在点$(1,0,-1)$处 $dz=dx-\sqrt{2}dy.$
|
| 23 |
|
|
@@ -25,9 +28,22 @@ $yz\,dx + xz\,dy + xy\,dz + \frac{1}{\sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}}(xdx + ydy + z
|
|
| 25 |
|
| 26 |
解
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| 27 |
|
| 28 |
-
$\frac{\partial z}{\partial x} = f_u \frac{\partial u}{\partial x} + f_x = f_u \cdot e^y + f_x,$
|
| 29 |
-
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| 30 |
-
$
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| 31 |
-
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| 32 |
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| 33 |
4. (1995. I, II) 设 $u = f(x, y, z)$, $\varphi(x^2, e^y, z) = 0$, $y = \sin x$, 其中 $f, \varphi$ 都具有一阶连续偏导数, 且 $\frac{\partial \varphi}{\partial z} \neq 0$, 求 $\frac{du}{dx}$.
|
|
|
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| 7 |
(C) 不连续、偏导数存在.
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| 8 |
(D) 不连续、偏导数不存在.
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| 9 |
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| 10 |
+
解 $f _ {x}(0,0)=\lim _ {\Delta x\to0}\frac{f(0+\Delta x,0)-f(0,0)}{\Delta x}=0$ , 同理,$f _ {y}(0,0)=0$ ,故偏导数存在.又当 $(x,y)$ 沿 y=kx 趋向于 $(0,0)$ 时
|
| 11 |
|
| 12 |
+
|
| 13 |
+
$$
|
| 14 |
+
\lim_{\begin{subarray}{c}(x,y)\to(0,0)\\ y=kx\end{subarray}}f(x,y)=\lim_{x\to 0}\frac{kx^{2}}{x^{2}+(kx)^{2}}=\frac{k}{1+k^{2}}.
|
| 15 |
+
$$
|
| 16 |
|
| 17 |
随着 k 的不同,该极限值也不同,所以极限 $\lim\limits_{(x,y)\to(0,0)}f(x,y)$ 不存在, $f(x,y)$ 在 $(0,0)$ 不连续. 应选(C).
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| 18 |
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| 20 |
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| 21 |
解 在所给方程两端分别取全微分, 得
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| 22 |
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| 23 |
+
$$yz\,dx + xz\,dy + xy\,dz + \frac{1}{\sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}}(xdx + ydy + zdz) = 0,$$
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| 24 |
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| 25 |
因此,在点$(1,0,-1)$处 $dz=dx-\sqrt{2}dy.$
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| 26 |
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| 28 |
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| 29 |
解
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| 30 |
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| 31 |
+
$$\frac{\partial z}{\partial x} = f_u \frac{\partial u}{\partial x} + f_x = f_u \cdot e^y + f_x,$$
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| 32 |
+
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| 33 |
+
$$
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| 34 |
+
\begin{aligned}
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| 35 |
+
\frac{\partial^{2} z}{\partial x \partial y}
|
| 36 |
+
&= \frac{\partial}{\partial y}\left(f_{u}\cdot e^{y}+f_{x}\right)
|
| 37 |
+
= \left(f_{uu}\cdot \frac{\partial u}{\partial y}+f_{uy}\right)e^{y}
|
| 38 |
+
+ f_{u}\cdot e^{y}
|
| 39 |
+
+ f_{xu}\frac{\partial u}{\partial y}
|
| 40 |
+
+ f_{xy} \\
|
| 41 |
+
&= f_{uu}\cdot x e^{2y}
|
| 42 |
+
+ f_{uy}\cdot e^{y}
|
| 43 |
+
+ f_{u}\cdot e^{y}
|
| 44 |
+
+ f_{xu}\cdot x e^{y}
|
| 45 |
+
+ f_{xy}.
|
| 46 |
+
\end{aligned}
|
| 47 |
+
$$
|
| 48 |
|
| 49 |
4. (1995. I, II) 设 $u = f(x, y, z)$, $\varphi(x^2, e^y, z) = 0$, $y = \sin x$, 其中 $f, \varphi$ 都具有一阶连续偏导数, 且 $\frac{\partial \varphi}{\partial z} \neq 0$, 求 $\frac{du}{dx}$.
|
markdowns/education_math_00018.md
CHANGED
|
@@ -9,9 +9,9 @@ $$\begin{aligned}\oint _ { C } { \frac { \varphi ( y ) d x + 2 x y d y } { 2 x ^
|
|
| 9 |
|
| 10 |
(Ⅱ)解 设 $P = \frac{\varphi(y)}{2x^2 + y^4}$,$Q = \frac{2xy}{2x^2 + y^4}$,$P$、$Q$ 在单连通区域 $x > 0$ 内具有一阶连续偏导数。由(Ⅰ)知,曲线积分 $\int_L \frac{\varphi(y)dx + 2xydy}{2x^2 + y^4}$ 在该区域内与路径无关,故当 $x > 0$ 时,恒有 $\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial P}{\partial y}$.
|
| 11 |
|
| 12 |
-
$\frac{\partial Q}{\partial x}=\frac{2y(2x^{2}+y^{4})-4x\cdot2xy}{(2x^{2}+y^{4})^{2}}=\frac{-4x^{2}y+2y^{5}}{(2x^{2}+y^{4})^{2}},$
|
| 13 |
|
| 14 |
-
$\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\varphi^{\prime}(y)(2x^{2} + y^{4}) - 4\varphi(y)y^{3}}{(2x^{2} + y^{4})^{2}} = \frac{2x^{2}\varphi^{\prime}(y) + \varphi^{\prime}(y)y^{4} - 4\varphi(y)y^{3}}{(2x^{2} + y^{4})^{2}}
|
| 15 |
|
| 16 |
比较上列两式的右端,要使它们恒等,需有
|
| 17 |
|
|
@@ -19,7 +19,7 @@ $\varphi'(y) = -2y$ 和 $\varphi'(y)y^4 - 4\varphi(y)y^3 = 2y^5$.
|
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| 19 |
|
| 20 |
由 $\varphi'(y) = -2y$ 得 $\varphi(y) = -y^{2} + C$,代入第二式得
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| 21 |
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| 22 |
-
$\varphi^{\prime}(y)y^{4}-4\varphi(y)y^{3}=-2y^{5}+4y^{5}-4Cy^{3}=2y^{5},$
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| 23 |
|
| 24 |
因此 $C=0$,从而得 $\varphi(y) = -y^2$.
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| 25 |
|
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@@ -29,8 +29,6 @@ $\varphi^{\prime}(y)y^{4}-4\varphi(y)y^{3}=-2y^{5}+4y^{5}-4Cy^{3}=2y^{5},$
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|
| 29 |
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| 30 |
图研 7-6
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| 31 |
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| 32 |
-
解
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| 33 |
-
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| 34 |
-
$\overrightarrow{OP}=x\boldsymbol{i}+y\boldsymbol{j},$
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| 35 |
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| 36 |
按题意,$|F|=|\overrightarrow{OP}|=\sqrt{x^2+y^2}$.
|
|
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| 9 |
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| 10 |
(Ⅱ)解 设 $P = \frac{\varphi(y)}{2x^2 + y^4}$,$Q = \frac{2xy}{2x^2 + y^4}$,$P$、$Q$ 在单连通区域 $x > 0$ 内具有一阶连续偏导数。由(Ⅰ)知,曲线积分 $\int_L \frac{\varphi(y)dx + 2xydy}{2x^2 + y^4}$ 在该区域内与路径无关,故当 $x > 0$ 时,恒有 $\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial P}{\partial y}$.
|
| 11 |
|
| 12 |
+
$$\frac{\partial Q}{\partial x}=\frac{2y(2x^{2}+y^{4})-4x\cdot2xy}{(2x^{2}+y^{4})^{2}}=\frac{-4x^{2}y+2y^{5}}{(2x^{2}+y^{4})^{2}},$$
|
| 13 |
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| 14 |
+
$$\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\varphi^{\prime}(y)(2x^{2} + y^{4}) - 4\varphi(y)y^{3}}{(2x^{2} + y^{4})^{2}} = \frac{2x^{2}\varphi^{\prime}(y) + \varphi^{\prime}(y)y^{4} - 4\varphi(y)y^{3}}{(2x^{2} + y^{4})^{2}},$$
|
| 15 |
|
| 16 |
比较上列两式的右端,要使它们恒等,需有
|
| 17 |
|
|
|
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| 19 |
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| 20 |
由 $\varphi'(y) = -2y$ 得 $\varphi(y) = -y^{2} + C$,代入第二式得
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| 21 |
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| 22 |
+
$$\varphi^{\prime}(y)y^{4}-4\varphi(y)y^{3}=-2y^{5}+4y^{5}-4Cy^{3}=2y^{5},$$
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| 23 |
|
| 24 |
因此 $C=0$,从而得 $\varphi(y) = -y^2$.
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| 25 |
|
|
|
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| 29 |
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| 30 |
图研 7-6
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| 31 |
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| 32 |
+
解 $\overrightarrow{OP}=x\boldsymbol{i}+y\boldsymbol{j},$
|
|
|
|
|
|
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| 33 |
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| 34 |
按题意,$|F|=|\overrightarrow{OP}|=\sqrt{x^2+y^2}$.
|
markdowns/education_math_00020.md
CHANGED
|
@@ -4,7 +4,7 @@ $$\begin{aligned} M & = \iiint\limits_{\Omega} z \, dV = \iint\limits_{D} dxdy \
|
|
| 4 |
|
| 5 |
令 $\boldsymbol{\tau} \cdot \boldsymbol{n} = 0$,得 $t_{1} = 0, t_{2} = 1$,即
|
| 6 |
|
| 7 |
-
$\tau_{1}=(1,0,0),\tau_{2}=(1,-2,3).$
|
| 8 |
|
| 9 |
所求切线方程为
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| 10 |
|
|
@@ -12,4 +12,4 @@ $\frac{x}{1} = \frac{y}{0} = \frac{z}{0} \text{ 与 } \frac{x-1}{1} = \frac{y+1}
|
|
| 12 |
|
| 13 |
(2) 取 $M_{1}(0,0,0)$, $M_{2}=(1,-1,1)$, $\overrightarrow{M_{1}M_{2}}=(1,-1,1)$. 所求距离为
|
| 14 |
|
| 15 |
-
$d=\frac{\left|(\tau_{1}\times\tau_{2})\cdot\overrightarrow{M_{2}M_{1}}\right|}{\left|\tau_{1}\times\tau_{2}\right|}=\frac{1}{\sqrt{13}}$
|
|
|
|
| 4 |
|
| 5 |
令 $\boldsymbol{\tau} \cdot \boldsymbol{n} = 0$,得 $t_{1} = 0, t_{2} = 1$,即
|
| 6 |
|
| 7 |
+
$$\tau_{1}=(1,0,0),\tau_{2}=(1,-2,3).$$
|
| 8 |
|
| 9 |
所求切线方程为
|
| 10 |
|
|
|
|
| 12 |
|
| 13 |
(2) 取 $M_{1}(0,0,0)$, $M_{2}=(1,-1,1)$, $\overrightarrow{M_{1}M_{2}}=(1,-1,1)$. 所求距离为
|
| 14 |
|
| 15 |
+
$$d=\frac{\left|(\tau_{1}\times\tau_{2})\cdot\overrightarrow{M_{2}M_{1}}\right|}{\left|\tau_{1}\times\tau_{2}\right|}=\frac{1}{\sqrt{13}}$$
|
markdowns/education_math_00022.md
CHANGED
|
@@ -1,12 +1,12 @@
|
|
| 1 |
解 设直角三角形的两直角边之长分别为 $x, y$,则周长
|
| 2 |
|
| 3 |
-
$S = x + y + l \quad (0 < x < l, 0 < y < l).$
|
| 4 |
|
| 5 |
本题是求周长 $S$ 在 $x^2 + y^2 = l^2$ 条件下的条件极值问题.
|
| 6 |
|
| 7 |
作拉格朗日函数
|
| 8 |
|
| 9 |
-
$L(x,y) = x + y + l + \lambda(x^2 + y^2 - l^2).$
|
| 10 |
|
| 11 |
令
|
| 12 |
|
|
@@ -27,7 +27,7 @@ $$
|
|
| 27 |
|
| 28 |
__解__ 设水池的长为 $a$,宽为 $b$,高为 $c$,则水池的表面积为
|
| 29 |
|
| 30 |
-
$A=ab+2ac+2bc(a>0,b>0,c>0).$
|
| 31 |
|
| 32 |
约束条件 $abc = k$.
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| 33 |
|
|
|
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| 1 |
解 设直角三角形的两直角边之长分别为 $x, y$,则周长
|
| 2 |
|
| 3 |
+
$$S = x + y + l \quad (0 < x < l, 0 < y < l).$$
|
| 4 |
|
| 5 |
本题是求周长 $S$ 在 $x^2 + y^2 = l^2$ 条件下的条件极值问题.
|
| 6 |
|
| 7 |
作拉格朗日函数
|
| 8 |
|
| 9 |
+
$$L(x,y) = x + y + l + \lambda(x^2 + y^2 - l^2).$$
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| 10 |
|
| 11 |
令
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| 12 |
|
|
|
|
| 27 |
|
| 28 |
__解__ 设水池的长为 $a$,宽为 $b$,高为 $c$,则水池的表面积为
|
| 29 |
|
| 30 |
+
$$A=ab+2ac+2bc(a>0,b>0,c>0).$$
|
| 31 |
|
| 32 |
约束条件 $abc = k$.
|
| 33 |
|
markdowns/education_math_00023.md
CHANGED
|
@@ -8,29 +8,29 @@ $$\iint \limits_ { D } [ \ln ( x + y ) ] ^ { 2 } d \sigma \geqslant \iint \limit
|
|
| 8 |
|
| 9 |
(2) $I = \iint\limits_D \sin^2 x \sin^2 y \, d\sigma$, 其中 $D = \{(x,y) \mid 0 \leq x \leq \pi, 0 \leq y \leq \pi\}$;
|
| 10 |
|
| 11 |
-
(3) $
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| 12 |
|
| 13 |
-
(4) $
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| 14 |
|
| 15 |
解 (1)在积分区域 $D$ 上,$0 \leqslant x \leqslant 1$,$0 \leqslant y \leqslant 1$,从而 $0 \leqslant xy(x+y) \leqslant 2$ 又 $D$ 的面积等于 1,因此
|
| 16 |
|
| 17 |
-
$0 \leqslant \iint_{D} xy (x + y) \, d\sigma \leqslant 2.$
|
| 18 |
|
| 19 |
(2) 在积分区域 D 上,$0 \leqslant \sin x \leqslant 1, 0 \leqslant \sin y \leqslant 1$,从而 $0 \leqslant \sin^{2} x \sin^{2} y \leqslant 1$,又 D 的面积等于 $\pi^{2}$,因此
|
| 20 |
|
| 21 |
-
$0 \leqslant \iint_{D} \sin^{2} x \sin^{2} y \, d\sigma \leqslant \pi^{2}.$
|
| 22 |
|
| 23 |
(3) 在积分区域 D 上有 $1 \leqslant x + y + 1 \leqslant 4$,D 的面积等于 2,因此
|
| 24 |
|
| 25 |
-
$2 \leqslant \iint\limits_{D}(x+y+1) \mathrm{d} \sigma \leqslant 8.$
|
| 26 |
|
| 27 |
(4) 因为在积分区域 D 上有 $0 \leqslant x^{2} + y^{2} \leqslant 4$,所以有
|
| 28 |
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| 29 |
-
$9 \leqslant x^{2} + 4y^{2} + 9 \leqslant 4(x^{2} + y^{2}) + 9 \leqslant 25.$
|
| 30 |
|
| 31 |
又 D 的面积等于 $4\pi$,因此
|
| 32 |
|
| 33 |
-
$36\pi\leqslant\iint_{D}(x^{2}+4y^{2}+9)\,d\sigma\leqslant100\pi.$
|
| 34 |
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| 35 |
## 习题 10-2 二重积分的计算法
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| 36 |
|
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|
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| 8 |
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| 9 |
(2) $I = \iint\limits_D \sin^2 x \sin^2 y \, d\sigma$, 其中 $D = \{(x,y) \mid 0 \leq x \leq \pi, 0 \leq y \leq \pi\}$;
|
| 10 |
|
| 11 |
+
(3) $ I = \iint\limits_{D} (x + y + 1) \, d\sigma ,其中 D = \{(x, y) \mid 0 \leqslant x \leqslant 1, 0 \leqslant y \leqslant 2\} ;$
|
| 12 |
|
| 13 |
+
(4) $ I = \iint\limits_{D} (x^{2} + 4y^{2} + 9) \, d\sigma ,其中 D = \{(x, y) \mid x^{2} + y^{2} \leqslant 4\}. $
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| 14 |
|
| 15 |
解 (1)在积分区域 $D$ 上,$0 \leqslant x \leqslant 1$,$0 \leqslant y \leqslant 1$,从而 $0 \leqslant xy(x+y) \leqslant 2$ 又 $D$ 的面积等于 1,因此
|
| 16 |
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| 17 |
+
$$0 \leqslant \iint_{D} xy (x + y) \, d\sigma \leqslant 2.$$
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| 18 |
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| 19 |
(2) 在积分区域 D 上,$0 \leqslant \sin x \leqslant 1, 0 \leqslant \sin y \leqslant 1$,从而 $0 \leqslant \sin^{2} x \sin^{2} y \leqslant 1$,又 D 的面积等于 $\pi^{2}$,因此
|
| 20 |
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| 21 |
+
$$0 \leqslant \iint_{D} \sin^{2} x \sin^{2} y \, d\sigma \leqslant \pi^{2}.$$
|
| 22 |
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| 23 |
(3) 在积分区域 D 上有 $1 \leqslant x + y + 1 \leqslant 4$,D 的面积等于 2,因此
|
| 24 |
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| 25 |
+
$$2 \leqslant \iint\limits_{D}(x+y+1) \mathrm{d} \sigma \leqslant 8.$$
|
| 26 |
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| 27 |
(4) 因为在积分区域 D 上有 $0 \leqslant x^{2} + y^{2} \leqslant 4$,所以有
|
| 28 |
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| 29 |
+
$$9 \leqslant x^{2} + 4y^{2} + 9 \leqslant 4(x^{2} + y^{2}) + 9 \leqslant 25.$$
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| 30 |
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| 31 |
又 D 的面积等于 $4\pi$,因此
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| 32 |
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| 33 |
+
$$36\pi\leqslant\iint_{D}(x^{2}+4y^{2}+9)\,d\sigma\leqslant100\pi.$$
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| 34 |
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| 35 |
## 习题 10-2 二重积分的计算法
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| 36 |
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markdowns/education_math_00024.md
CHANGED
|
@@ -49,7 +49,7 @@
|
|
| 49 |
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| 50 |
5. 解: 20% 与 30% 的两种酒精溶液按 3:1 的比例混合后得到溶液的浓度为
|
| 51 |
|
| 52 |
-
$\begin{aligned}&(3\times20\%+1\times30\%)\div(3+1)\\&=(60\%+30\%)\div4\\&=22.5\%\end{aligned}$
|
| 53 |
|
| 54 |
浓度为 45% 的酒精溶液用量为
|
| 55 |
|
|
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| 49 |
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| 50 |
5. 解: 20% 与 30% 的两种酒精溶液按 3:1 的比例混合后得到溶液的浓度为
|
| 51 |
|
| 52 |
+
$$\begin{aligned}&(3\times20\%+1\times30\%)\div(3+1)\\&=(60\%+30\%)\div4\\&=22.5\%\end{aligned}$$
|
| 53 |
|
| 54 |
浓度为 45% 的酒精溶液用量为
|
| 55 |
|
markdowns/education_math_00032.md
CHANGED
|
@@ -1,8 +1,8 @@
|
|
| 1 |
(5)$\frac{2}{3}-\frac{1}{2}=$
|
| 2 |
|
| 3 |
-
|
| 4 |
|
| 5 |
-
|
| 6 |
|
| 7 |
(8)$\frac{7}{9}\times\frac{3}{7}$
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| 8 |
|
|
|
|
| 1 |
(5)$\frac{2}{3}-\frac{1}{2}=$
|
| 2 |
|
| 3 |
+
(6)$\frac{1}{4}+\frac{1}{3}=$
|
| 4 |
|
| 5 |
+
(7)$ 8 \div \frac{1}{4} =$
|
| 6 |
|
| 7 |
(8)$\frac{7}{9}\times\frac{3}{7}$
|
| 8 |
|
markdowns/education_math_00034.md
CHANGED
|
@@ -40,5 +40,5 @@
|
|
| 40 |
|
| 41 |
【详解】在甲商店购买:
|
| 42 |
|
| 43 |
-
$40\times120\times78\%$
|
| 44 |
|
|
|
|
| 40 |
|
| 41 |
【详解】在甲商店购买:
|
| 42 |
|
| 43 |
+
$$40\times120\times78\%$$
|
| 44 |
|
markdowns/education_math_00035.md
CHANGED
|
@@ -1,4 +1,4 @@
|
|
| 1 |
-
$=30$
|
| 2 |
|
| 3 |
$\begin{aligned}&(3)\left(\frac{7}{12}+\frac{3}{8}-\frac{23}{24}\right)\times24\\&=\frac{7}{12}\times24+\frac{3}{8}\times24-\frac{23}{24}\times24\\&=14+9-23\\&=23-23\\&=0\end{aligned}$
|
| 4 |
|
|
|
|
| 1 |
+
$$=30$$
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| 2 |
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| 3 |
$\begin{aligned}&(3)\left(\frac{7}{12}+\frac{3}{8}-\frac{23}{24}\right)\times24\\&=\frac{7}{12}\times24+\frac{3}{8}\times24-\frac{23}{24}\times24\\&=14+9-23\\&=23-23\\&=0\end{aligned}$
|
| 4 |
|
markdowns/education_math_00062.md
CHANGED
|
@@ -17,7 +17,7 @@ $$(cv)' = cv' \tag{3.5}$$
|
|
| 17 |
|
| 18 |
公式(3.4) 可以推广到有限多个函数的乘积的情况,即如果 $y = u_{1}u_{2}\cdots u_{n}$,则
|
| 19 |
|
| 20 |
-
$(u_1u_2\cdots u_n)'=u_1'u_2\cdots u_n+u_1u_2'u_3\cdots u_n+\cdots+u_1\cdots u_{n-1}u_n'$
|
| 21 |
|
| 22 |
例2 求函数 $y = (1 + 2x)(3x^3 - 2x^2)$ 的导数.
|
| 23 |
|
|
@@ -31,13 +31,13 @@ $= 24x^3 - 3x^2 - 4x$
|
|
| 31 |
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| 32 |
如果 $u$,$v$ 都是 $x$ 的可导函数,且 $v \neq 0$,则函数 $y = \frac{u}{v}$ 也是 $x$ 的可导函数,并且
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| 33 |
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| 34 |
-
$y' = \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$
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| 35 |
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| 36 |
证:由 $\Delta y = \frac{u + \Delta u}{v + \Delta v} - \frac{u}{v} = \frac{v \Delta u - u \Delta v}{v(v + \Delta v)}$
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| 37 |
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| 38 |
得
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| 39 |
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| 40 |
-
$\frac{\Delta y}{\Delta x} = \frac{v \frac{\Delta u}{\Delta x} - u \frac{\Delta v}{\Delta x}}{v(v + \Delta v)}$
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| 41 |
|
| 42 |
因为当 $\Delta x \to 0$ 时,$u$ 与 $v$ 的值不变,而 $\Delta v \to 0$,所以
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| 43 |
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|
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| 17 |
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| 18 |
公式(3.4) 可以推广到有限多个函数的乘积的情况,即如果 $y = u_{1}u_{2}\cdots u_{n}$,则
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| 19 |
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| 20 |
+
$$(u_1u_2\cdots u_n)'=u_1'u_2\cdots u_n+u_1u_2'u_3\cdots u_n+\cdots+u_1\cdots u_{n-1}u_n'$$
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| 21 |
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| 22 |
例2 求函数 $y = (1 + 2x)(3x^3 - 2x^2)$ 的导数.
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| 23 |
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| 31 |
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| 32 |
如果 $u$,$v$ 都是 $x$ 的可导函数,且 $v \neq 0$,则函数 $y = \frac{u}{v}$ 也是 $x$ 的可导函数,并且
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| 33 |
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| 34 |
+
$$y' = \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$$
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| 35 |
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| 36 |
证:由 $\Delta y = \frac{u + \Delta u}{v + \Delta v} - \frac{u}{v} = \frac{v \Delta u - u \Delta v}{v(v + \Delta v)}$
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| 37 |
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| 38 |
得
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| 39 |
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| 40 |
+
$$\frac{\Delta y}{\Delta x} = \frac{v \frac{\Delta u}{\Delta x} - u \frac{\Delta v}{\Delta x}}{v(v + \Delta v)}$$
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| 41 |
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| 42 |
因为当 $\Delta x \to 0$ 时,$u$ 与 $v$ 的值不变,而 $\Delta v \to 0$,所以
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| 43 |
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markdowns/education_math_00067.md
CHANGED
|
@@ -2,7 +2,7 @@
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| 2 |
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| 3 |
傅里叶级数有非常明确的物理含义. 事实上, 在(8.1)式中, 令
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| 4 |
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| 5 |
-
$A_{0}=\frac{a_{0}}{2},\quad A_{n}=\sqrt{a_{n}^{2}+b_{n}^{2}},\quad\cos\theta_{n}=\frac{a_{n}}{A_{n}},\quad\sin\theta_{n}=\frac{-b_{n}}{A_{n}}\quad(n=1,2,\cdots),$
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| 6 |
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| 7 |
则(8.1)式变为
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| 8 |
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@@ -17,9 +17,9 @@ $$\begin{aligned} f_T(t) & = A_0 + \sum_{n=1}^{+\infty} A_n (\cos \theta_n \cos
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| 17 |
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| 18 |
图 8.1
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| 19 |
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| 20 |
-
$c_{0}=A_{0},\arg c_{n}=-\arg c_{-n}=\theta_{n},$
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| 21 |
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| 22 |
-
$|c_n| = |c_{-n}| = \frac{1}{2} \sqrt{a_n^2 + b_n^2} = \frac{A_n}{2} \quad (n = 1, 2, \cdots).$
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| 23 |
|
| 24 |
因此 $c_n$ 作为一个复数,其模与辐角正好反映了信号 $f_T(t)$ 中频率为 $n\omega_0$ 的简谐波的振幅与相位,其中振幅 $A_n$ 被平均分配到正负频率上,而
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| 25 |
|
|
@@ -27,5 +27,5 @@ $|c_n| = |c_{-n}| = \frac{1}{2} \sqrt{a_n^2 + b_n^2} = \frac{A_n}{2} \quad (n =
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| 27 |
|
| 28 |
例 8.1 求以 $T$ 为周期的函数
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| 29 |
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| 30 |
-
$
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| 31 |
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| 2 |
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| 3 |
傅里叶级数有非常明确的物理含义. 事实上, 在(8.1)式中, 令
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| 4 |
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| 5 |
+
$$A_{0}=\frac{a_{0}}{2},\quad A_{n}=\sqrt{a_{n}^{2}+b_{n}^{2}},\quad\cos\theta_{n}=\frac{a_{n}}{A_{n}},\quad\sin\theta_{n}=\frac{-b_{n}}{A_{n}}\quad(n=1,2,\cdots),$$
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| 6 |
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| 7 |
则(8.1)式变为
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| 8 |
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| 17 |
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| 18 |
图 8.1
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| 19 |
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| 20 |
+
$$c_{0}=A_{0},\arg c_{n}=-\arg c_{-n}=\theta_{n},$$
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| 21 |
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| 22 |
+
$$|c_n| = |c_{-n}| = \frac{1}{2} \sqrt{a_n^2 + b_n^2} = \frac{A_n}{2} \quad (n = 1, 2, \cdots).$$
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| 23 |
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| 24 |
因此 $c_n$ 作为一个复数,其模与辐角正好反映了信号 $f_T(t)$ 中频率为 $n\omega_0$ 的简谐波的振幅与相位,其中振幅 $A_n$ 被平均分配到正负频率上,而
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| 25 |
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| 27 |
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| 28 |
例 8.1 求以 $T$ 为周期的函数
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| 29 |
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| 30 |
+
$$f_{T}(t)= \begin{cases} 0, & -T/2 < t < 0,\\2,&0< t < T/2 \end{cases}$$
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| 31 |
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markdowns/education_math_00068.md
CHANGED
|
@@ -1,10 +1,10 @@
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|
| 1 |
-
$N_{c} = \int_{c} A_{n} \, \mathrm{d}s$
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| 2 |
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| 3 |
称为向量场 $A$ 通过闭或不闭的曲线 $C$ 的流量,其中 $ds$ 是曲线 $C$ 的弧元素,$A_n$ 是向量 $A(x,y)$ 在曲线 $C$ 上点 $(x,y)$ 处法线的正方向上的投影。
|
| 4 |
|
| 5 |
设 $dn$ 为向量, 其方向与曲线 C 上点 $(x, y)$ 处的法线一致, 大小等于切线方向向量 $ds = idx + jd y$ 的模, 则有
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| 6 |
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| 7 |
-
$dn = \pm (i \, dy - j \, dx)
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| 8 |
|
| 9 |
将这等式右边括号前的两个符号选定一个之后,我们就规定了法线的正方向,以后我们规定选取“+”号。在这种规定下,对于逆时针方向绕行的闭路 C 来说,向量 dn 指向闭路 C 的外法线方向(图 7.2).
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| 10 |
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|
@@ -14,29 +14,29 @@ $dn = \pm (i \, dy - j \, dx)$,
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| 14 |
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| 15 |
由于 $A_{n}\mathrm{d}s=A\cdot\mathrm{d}n=A_{x}(x,y)\mathrm{d}y-A_{y}(x,y)\mathrm{d}x$,所以
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| 16 |
|
| 17 |
-
$N_{c} = \int_{c} A_{n} \, ds = \int_{c} \mathbf{A} \cdot d\mathbf{n} = \int_{c} A_{x}(x,y) \, dy - A_{y}(x,y) \, dx.$
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| 18 |
|
| 19 |
当流入 $C$ 的内部的流体少于流出的流体时, 即 $N_C > 0$ 时, 有源; 当流入 $C$ 的内部的流体多于流出的流体时, 即 $N_C < 0$ 时, 有汇.
|
| 20 |
|
| 21 |
假定闭曲线 $C$ 在区域 $D$ 内,并且在 $D$ 内的流体既无源又无汇,即在 $D$ 内任何部分,都无流体放出,也无流体吸入,这时通过 $C$ 的流量为
|
| 22 |
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| 23 |
-
$N_{C} = \int_{C} A_{x}(x, y) \, dy - A_{y}(x, y) \, dx = 0.$
|
| 24 |
|
| 25 |
对于在 $D$ 内的任意简单闭曲线 $C$ 成立.
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| 26 |
|
| 27 |
假定 $D$ 是单连通区域, 且假定 $A_x$ 及 $A_y$ 在 $D$ 内有连续的偏导数. 由微积分所学内容知
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| 28 |
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| 29 |
-
$\text{div } \mathbf{A} = \frac{\partial A_x}{\partial x} + \frac{\partial A_y}{\partial y} = 0,$
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| 30 |
|
| 31 |
即
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| 32 |
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| 33 |
-
$\frac{\partial A_{x}}{\partial x} = -\frac{\partial A_{y}}{\partial y}. \quad (7.2)$
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| 34 |
|
| 35 |
从而可知$-A_{y}(x,y)\mathrm{d}x+A_{x}(x,y)\mathrm{d}y$是某一个二元函数$v(x,y)$的全微分,即
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| 36 |
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| 37 |
-
$d[v(x,y)] = -A_y dx + A_x dy.$
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| 38 |
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| 39 |
由此得
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| 40 |
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| 41 |
-
$\frac{\partial v}{\partial x} = -A_y, \quad \frac{\partial v}{\partial y} = A_x.$
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| 42 |
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|
|
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| 1 |
+
$$N_{c} = \int_{c} A_{n} \, \mathrm{d}s$$
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| 2 |
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| 3 |
称为向量场 $A$ 通过闭或不闭的曲线 $C$ 的流量,其中 $ds$ 是曲线 $C$ 的弧元素,$A_n$ 是向量 $A(x,y)$ 在曲线 $C$ 上点 $(x,y)$ 处法线的正方向上的投影。
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| 4 |
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| 5 |
设 $dn$ 为向量, 其方向与曲线 C 上点 $(x, y)$ 处的法线一致, 大小等于切线方向向量 $ds = idx + jd y$ 的模, 则有
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| 6 |
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| 7 |
+
$$dn = \pm (i \, dy - j \, dx),$$
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| 8 |
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| 9 |
将这等式右边括号前的两个符号选定一个之后,我们就规定了法线的正方向,以后我们规定选取“+”号。在这种规定下,对于逆时针方向绕行的闭路 C 来说,向量 dn 指向闭路 C 的外法线方向(图 7.2).
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| 10 |
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| 14 |
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| 15 |
由于 $A_{n}\mathrm{d}s=A\cdot\mathrm{d}n=A_{x}(x,y)\mathrm{d}y-A_{y}(x,y)\mathrm{d}x$,所以
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| 16 |
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| 17 |
+
$$N_{c} = \int_{c} A_{n} \, ds = \int_{c} \mathbf{A} \cdot d\mathbf{n} = \int_{c} A_{x}(x,y) \, dy - A_{y}(x,y) \, dx.$$
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| 18 |
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| 19 |
当流入 $C$ 的内部的流体少于流出的流体时, 即 $N_C > 0$ 时, 有源; 当流入 $C$ 的内部的流体多于流出的流体时, 即 $N_C < 0$ 时, 有汇.
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| 20 |
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| 21 |
假定闭曲线 $C$ 在区域 $D$ 内,并且在 $D$ 内的流体既无源又无汇,即在 $D$ 内任何部分,都无流体放出,也无流体吸入,这时通过 $C$ 的流量为
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| 22 |
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| 23 |
+
$$N_{C} = \int_{C} A_{x}(x, y) \, dy - A_{y}(x, y) \, dx = 0.$$
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| 24 |
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| 25 |
对于在 $D$ 内的任意简单闭曲线 $C$ 成立.
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| 26 |
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| 27 |
假定 $D$ 是单连通区域, 且假定 $A_x$ 及 $A_y$ 在 $D$ 内有连续的偏导数. 由微积分所学内容知
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| 28 |
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| 29 |
+
$$\text{div } \mathbf{A} = \frac{\partial A_x}{\partial x} + \frac{\partial A_y}{\partial y} = 0,$$
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| 30 |
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| 31 |
即
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| 32 |
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| 33 |
+
$$\frac{\partial A_{x}}{\partial x} = -\frac{\partial A_{y}}{\partial y}. \quad (7.2)$$
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| 34 |
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| 35 |
从而可知$-A_{y}(x,y)\mathrm{d}x+A_{x}(x,y)\mathrm{d}y$是某一个二元函数$v(x,y)$的全微分,即
|
| 36 |
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| 37 |
+
$$d[v(x,y)] = -A_y dx + A_x dy.$$
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| 38 |
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| 39 |
由此得
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| 40 |
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| 41 |
+
$$\frac{\partial v}{\partial x} = -A_y, \quad \frac{\partial v}{\partial y} = A_x.$$
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| 42 |
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markdowns/education_math_00069.md
CHANGED
|
@@ -1,6 +1,6 @@
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|
| 1 |
因此所求映射为
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| 2 |
|
| 3 |
-
$w = \left( \frac{1 + i e^{-\frac{\pi i}{2z}}}{1 - i e^{-\frac{\pi i}{2z}}} \right)^2.$
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| 4 |
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| 5 |
## 本章小结
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| 6 |
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| 1 |
因此所求映射为
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| 2 |
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| 3 |
+
$$w = \left( \frac{1 + i e^{-\frac{\pi i}{2z}}}{1 - i e^{-\frac{\pi i}{2z}}} \right)^2.$$
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| 4 |
|
| 5 |
## 本章小结
|
| 6 |
|
markdowns/education_math_00070.md
CHANGED
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@@ -17,11 +17,11 @@
|
|
| 17 |
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| 18 |
现假设函数 $ w = f(z) $ 在区域 D 内解析,$z_{0} \in D$,且 $ f'(z_{0}) \neq 0 $。采用前面的记号,并由导数的定义可得
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| 19 |
|
| 20 |
-
$f'(z_0) = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{\Delta w}{\Delta z} = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w| \, e^{i\varphi}}{|\Delta z| \, e^{i\theta}} = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w|}{|\Delta z|} e^{i(\varphi - \theta)}, \quad (6.1)$
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| 21 |
|
| 22 |
因此有
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| 23 |
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| 24 |
-
$|f'(z_0)| = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w|}{|\Delta z|}.$
|
| 25 |
|
| 26 |
根据伸缩率的概念可知,导数的模 $|f'(z_0)|$ 实际上就是曲线 $C$ 经函数 $w=f(z)$ 映射后在 $z_0$ 处的伸缩率. 由于函数 $w=f(z)$ 可导,因此 $|f'(z_0)|$ 只与 $z_0$ 有关,而与曲线 $C$ 本身的形状和方向无关,即对经过 $z_0$ 点的任何曲线 $C$,经 $w=f(z)$ 映射后在 $z_0$ 点均有相同的伸缩率. 因此称这种映射具有伸缩率不变性.
|
| 27 |
|
|
|
|
| 17 |
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| 18 |
现假设函数 $ w = f(z) $ 在区域 D 内解析,$z_{0} \in D$,且 $ f'(z_{0}) \neq 0 $。采用前面的记号,并由导数的定义可得
|
| 19 |
|
| 20 |
+
$$f'(z_0) = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{\Delta w}{\Delta z} = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w| \, e^{i\varphi}}{|\Delta z| \, e^{i\theta}} = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w|}{|\Delta z|} e^{i(\varphi - \theta)}, \quad (6.1)$$
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| 21 |
|
| 22 |
因此有
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| 23 |
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| 24 |
+
$$|f'(z_0)| = \lim_{\Delta z \to 0} \frac{|\Delta w|}{|\Delta z|}.$$
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| 25 |
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| 26 |
根据伸缩率的概念可知,导数的模 $|f'(z_0)|$ 实际上就是曲线 $C$ 经函数 $w=f(z)$ 映射后在 $z_0$ 处的伸缩率. 由于函数 $w=f(z)$ 可导,因此 $|f'(z_0)|$ 只与 $z_0$ 有关,而与曲线 $C$ 本身的形状和方向无关,即对经过 $z_0$ 点的任何曲线 $C$,经 $w=f(z)$ 映射后在 $z_0$ 点均有相同的伸缩率. 因此称这种映射具有伸缩率不变性.
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| 27 |
|
markdowns/education_math_00071.md
CHANGED
|
@@ -10,15 +10,15 @@ $(3)\ \frac{d}{dt}[f_1(t)*f_2(t)] = \frac{d}{dt}f_1(t)*f_2(t) = f_1(t)*\frac{d}{
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| 10 |
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| 11 |
8.14 设
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| 12 |
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| 13 |
-
$f_{1}(t)=\begin{cases}0,&t<0,\\1,&t\geqslant0;\end{cases}$
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| 14 |
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| 15 |
-
$f_{2}(t) = \begin{cases} 0, & t < 0, \\ e^{-1}, & t \geq 0, \end{cases}$
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| 16 |
|
| 17 |
求 $f_1(t) * f_2(t)$.
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| 18 |
|
| 19 |
8.15 设 $F_1(\omega) = \mathscr{F}[f_1(t)]$, $F_2(\omega) = \mathscr{F}[f_2(t)]$, 证明:
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| 20 |
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| 21 |
-
$\mathcal{F}\left[f_{1}(t) \cdot f_{2}(t)\right] = \frac{1}{2\pi} F_{1}(\omega) * F_{2}(\omega).$
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| 22 |
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| 23 |
8.16 求下列函数的傅氏变换:
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| 24 |
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| 10 |
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| 11 |
8.14 设
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| 12 |
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| 13 |
+
$$f_{1}(t)=\begin{cases}0,&t<0,\\1,&t\geqslant0;\end{cases}$$
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| 14 |
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| 15 |
+
$$f_{2}(t) = \begin{cases} 0, & t < 0, \\ e^{-1}, & t \geq 0, \end{cases}$$
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| 16 |
|
| 17 |
求 $f_1(t) * f_2(t)$.
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| 18 |
|
| 19 |
8.15 设 $F_1(\omega) = \mathscr{F}[f_1(t)]$, $F_2(\omega) = \mathscr{F}[f_2(t)]$, 证明:
|
| 20 |
|
| 21 |
+
$$\mathcal{F}\left[f_{1}(t) \cdot f_{2}(t)\right] = \frac{1}{2\pi} F_{1}(\omega) * F_{2}(\omega).$$
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| 22 |
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| 23 |
8.16 求下列函数的傅氏变换:
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| 24 |
|
markdowns/education_math_00073.md
CHANGED
|
@@ -1,13 +1,12 @@
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|
| 1 |
-
$X(s) = \frac{F_{0}}{ms^{2}}.$
|
| 2 |
|
| 3 |
求拉氏逆变换得物体的运动方程为 $x(t)=\frac{F_0}{m}t$。
|
| 4 |
|
| 5 |
注 本例中关于δ函数的拉氏变换涉及拉氏变换本身的定义问题. 一般说来, 若函数$f(t)$在$t=0$附近有界, 则$f(0)$的取值对拉氏变换没有影响, 但若$f(t)$在$t=0$时刻包含了冲激函数, 则有必要考察一下拉氏变换中积分限的设定. 对积分下限分别取$0^+$和$0^-$, 可得下面两种形式的拉氏变换:
|
| 6 |
|
| 7 |
-
$\mathscr{L}_{+}[f(t)] = \int_{0^{+}}^{+\infty} f(t) e^{-st} dt,
|
| 8 |
-
(9.18)
|
| 9 |
|
| 10 |
-
$\mathscr{L}_{-}[f(t)] = \int_{0^{-}}^{+\infty} f(t) e^{-st} dt.
|
| 11 |
|
| 12 |
对于在 $t=0$ 不含冲激函数的 $f(t)$,有 $\mathscr{L}_+[f(t)] = \mathscr{L}_-[f(t)]$,因此以前的讨论不受影响. 但对于 $\delta$ 函数而言,则有 $\mathscr{L}_+[\delta(t)] = 0$,$\mathscr{L}_-[\delta(t)] = 1$. 考虑到 $\delta$ 函数的傅氏变换为 1,为统一起见,我们推荐使用后一种方式. 此时有关公式要作相应的修改.
|
| 13 |
|
|
@@ -23,13 +22,13 @@ $\mathscr{L}_{-}[f(t)] = \int_{0^{-}}^{+\infty} f(t) e^{-st} dt.$ (9.19)
|
|
| 23 |
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| 24 |
图 9.3
|
| 25 |
|
| 26 |
-
$\begin{aligned} f(t) &= (1 - t)u(t) + (t - 1)u(t - 1) \\ &= u(t) - tu(t) + (t - 1)u(t - 1). \end{aligned}$
|
| 27 |
|
| 28 |
由于
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| 29 |
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| 30 |
-
$\mathscr{L}\left[ u(t) \right] = \frac{1}{s}, \quad \mathscr{L}\left[ tu(t) \right] = \frac{1}{s^2},$
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| 31 |
|
| 32 |
所以
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| 33 |
|
| 34 |
-
$\mathscr{L}\left[f(t)\right]=\frac{1}{s}-\frac{1}{s^{2}}+\frac{1}{s^{2}}e^{-s}.$
|
| 35 |
|
|
|
|
| 1 |
+
$$X(s) = \frac{F_{0}}{ms^{2}}.$$
|
| 2 |
|
| 3 |
求拉氏逆变换得物体的运动方程为 $x(t)=\frac{F_0}{m}t$。
|
| 4 |
|
| 5 |
注 本例中关于δ函数的拉氏变换涉及拉氏变换本身的定义问题. 一般说来, 若函数$f(t)$在$t=0$附近有界, 则$f(0)$的取值对拉氏变换没有影响, 但若$f(t)$在$t=0$时刻包含了冲激函数, 则有必要考察一下拉氏变换中积分限的设定. 对积分下限分别取$0^+$和$0^-$, 可得下面两种形式的拉氏变换:
|
| 6 |
|
| 7 |
+
$$\mathscr{L}_{+}[f(t)] = \int_{0^{+}}^{+\infty} f(t) e^{-st} dt,\quad(9.18)$$
|
|
|
|
| 8 |
|
| 9 |
+
$$\mathscr{L}_{-}[f(t)] = \int_{0^{-}}^{+\infty} f(t) e^{-st} dt.\quad(9.19)$$
|
| 10 |
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| 11 |
对于在 $t=0$ 不含冲激函数的 $f(t)$,有 $\mathscr{L}_+[f(t)] = \mathscr{L}_-[f(t)]$,因此以前的讨论不受影响. 但对于 $\delta$ 函数而言,则有 $\mathscr{L}_+[\delta(t)] = 0$,$\mathscr{L}_-[\delta(t)] = 1$. 考虑到 $\delta$ 函数的傅氏变换为 1,为统一起见,我们推荐使用后一种方式. 此时有关公式要作相应的修改.
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图 9.3
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+
$$\begin{aligned} f(t) &= (1 - t)u(t) + (t - 1)u(t - 1) \\ &= u(t) - tu(t) + (t - 1)u(t - 1). \end{aligned}$$
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由于
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+
$$\mathscr{L}\left[ u(t) \right] = \frac{1}{s}, \quad \mathscr{L}\left[ tu(t) \right] = \frac{1}{s^2},$$
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所以
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+
$$\mathscr{L}\left[f(t)\right]=\frac{1}{s}-\frac{1}{s^{2}}+\frac{1}{s^{2}}e^{-s}.$$
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markdowns/education_math_00074.md
CHANGED
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@@ -1,30 +1,37 @@
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-
$\begin{aligned} F(\omega) &= \int_{-\infty}^{+\infty} f(t) e^{-j\omega t} \, dt = \int_{-\infty}^{+\infty} e^{-|t|} \cos t e^{-j\omega t} \, dt \\&= \int_{0}^{+\infty} e^{-t} \cos t e^{-j\omega t} \, dt + \int_{-\infty}^{0} e^{t} \cos t e^{-j\omega t} \, dt. \end{aligned}$
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对上式第二个积分作变量代换 $t_1 = -t$,有
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$$
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-
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令 $f_{1}(t)=e^{-t}u(t)\cos t$,$F_{1}(\omega)=\mathscr{F}[f_{1}(t)]$,则
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-
$F(\omega) = F_1(\omega) + \overline{F_1(\omega)} = 2\mathrm{Re}\, F_1(\omega).$
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由例 8.16 可知
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-
$F_{1}(\omega) = \frac{1 + j\omega}{(1 + j\omega)^{2} + 1}
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因此,$F(\omega)=2\mathrm{Re}$ $F_{1}(\omega)=2\frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}$。对 $F(\omega)$ 求逆变换有
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-
$\begin{aligned}\mathscr{F}^{-1}\left[F(\omega)\right] &=\frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{+\infty} 2 \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4} e^{\mathrm{j} \omega t} \mathrm{~d} \omega \\
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-
& =\frac{1}{\pi} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}(\cos \omega t+j \sin \omega t) \mathrm{d} \omega \\ &=\frac{1}{\pi} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4} \cos \omega t \mathrm{~d} \omega=f(t). \end{aligned}$
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| 20 |
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即得
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-
$\frac{2}{\pi}\int_{0}^{+\infty}\frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}\cos\omega t\,d\omega=e^{-|t|}\cos t.$
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| 25 |
例 8.20 已知 $\int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2} dt = \sqrt{\pi}$,求 $f(t) = e^{-t^2}$ 的傅氏变换.
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| 27 |
解 设 $ F(\omega) = \mathcal{F}[f(t)] $,则
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-
$F(2\omega)=\int_{-\infty}^{+\infty}e^{-t^{2}}e^{-2j\omega t}\,dt=e^{-\omega^{2}}\int_{-\infty}^{+\infty}e^{-(t+j\omega)^{2}}dt,$
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+
$$\begin{aligned} F(\omega) &= \int_{-\infty}^{+\infty} f(t) e^{-j\omega t} \, dt = \int_{-\infty}^{+\infty} e^{-|t|} \cos t e^{-j\omega t} \, dt \\&= \int_{0}^{+\infty} e^{-t} \cos t e^{-j\omega t} \, dt + \int_{-\infty}^{0} e^{t} \cos t e^{-j\omega t} \, dt. \end{aligned}$$
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对上式第二个积分作变量代换 $t_1 = -t$,有
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+
$$
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\begin{aligned}
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F(\omega)
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+
&= \int_{0}^{+\infty} e^{-t}\cos t \, e^{-j\omega t}\,\mathrm{d}t
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+
+ \int_{0}^{+\infty} e^{-t_1}\cos t_1 \, e^{-j(-\omega)t_1}\,\mathrm{d}t_1 \\
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+
&= \int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t}u(t)\cos t \, e^{-j\omega t}\,\mathrm{d}t
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+
+ \int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t}u(t)\cos t \, e^{j\omega t}\,\mathrm{d}t.
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+
\end{aligned}
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+
$$
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令 $f_{1}(t)=e^{-t}u(t)\cos t$,$F_{1}(\omega)=\mathscr{F}[f_{1}(t)]$,则
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+
$$F(\omega) = F_1(\omega) + \overline{F_1(\omega)} = 2\mathrm{Re}\, F_1(\omega).$$
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由例 8.16 可知
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$$F_{1}(\omega) = \frac{1 + j\omega}{(1 + j\omega)^{2} + 1},$$
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因此,$F(\omega)=2\mathrm{Re}$ $F_{1}(\omega)=2\frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}$。对 $F(\omega)$ 求逆变换有
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$$\begin{aligned}\mathscr{F}^{-1}\left[F(\omega)\right] &=\frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{+\infty} 2 \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4} e^{\mathrm{j} \omega t} \mathrm{~d} \omega \\
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& =\frac{1}{\pi} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}(\cos \omega t+j \sin \omega t) \mathrm{d} \omega \\ &=\frac{1}{\pi} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4} \cos \omega t \mathrm{~d} \omega=f(t). \end{aligned}$$
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即得
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$$\frac{2}{\pi}\int_{0}^{+\infty}\frac{\omega^{2}+2}{\omega^{4}+4}\cos\omega t\,d\omega=e^{-|t|}\cos t.$$
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例 8.20 已知 $\int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2} dt = \sqrt{\pi}$,求 $f(t) = e^{-t^2}$ 的傅氏变换.
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解 设 $ F(\omega) = \mathcal{F}[f(t)] $,则
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$$F(2\omega)=\int_{-\infty}^{+\infty}e^{-t^{2}}e^{-2j\omega t}\,dt=e^{-\omega^{2}}\int_{-\infty}^{+\infty}e^{-(t+j\omega)^{2}}dt,$$
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