- •Пояснювальна записка
- •Тематичний план
- •Розділ 1
- •Самостійна робота №1
- •Методичні рекомендації
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Завдання для виконання:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні вказівки:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Література:
- •Розділ 3 самостійна робота № 3
- •Методичні вказівки:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Література:
- •Розділ 4
- •Самостійна робота № 4
- •Методичні вказівки:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Література:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Питання 2. Залежні та незалежні випадкові події. Теореми множення ймовірностей. Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Питання 3. Дискретні випадкові величини, поняття про закон розподілу дискретної випадкової величини. Числові характеристики випадкових величин. Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Питання 4. Елементи математичної статистики Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Методичні рекомендації:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Запитання для самоперевірки:
- •Завдання для виконання:
- •Література:
- •Запитання для самопервірки:
- •Завдання для виконання:
- •Література:
- •Список рекомендованої літератури
Запитання для самоперевірки:
Що називається первісною для функції?
Що таке невизначений інтеграл?
Які властивості невизначеного інтеграла ви знаєте?
Які основні методи інтегрування ви знаєте? В чому полягає їх суть?
Як інтегруються раціональні дроби?
Сформулюйте умови інтегровності функцій.
Запишіть формулу Ньютона-Лейбніца.
Який геометричний зміст невизначеного і визначеного інтеграла?
Завдання для виконання
Завдання 4. Знайти невизначені і визначені інтеграли:
1. а)
б)
;
2. а)
б)
;
3. а)
б)
;
4. а)
б)
;
5. а)
б)
;
6. а)
б)
;
7. а)
б)
;
8. а)
б)
;
9. а)
б)
;
10. а)
б)
.
Питання 4. Економічний зміст визначеного інтеграла
Методичні рекомендації:
Нехай
і
– функції відповідно витрат, доходу
та прибутку, які залежать від кількості
виробленої продукції або від часу
її виробництва, а
– функції маргінальних витрат, доходу
та прибутку відповідно.
Тоді зміни вказаних
величин при зростанні виробництва
продукції від
одиниць до
обчислюють
за формулами
.
Нехай
і
– загальні витрати, дохід та прибуток,
що змінюються з часом. Тоді
або
.
Максимум загального
прибутку буде тоді, коли
.
Іншими словами, існує такий час
,
коли швидкість зміни доходу та витрат
рівні. Максимум прибутку і одержується
на проміжку
.
Якщо функція
дорівнює
прибутку за час
,
а
– номінальна облікова щорічна ставка,
то реальне значення загального прибутку
за час між
та
становить
.
Якщо
– продуктивність праці в момент часу
,
то обсяг
випущеної
продукції за проміжок часу
становить
Дана формула виражає економічний зміст інтеграла.
Запитання для самоперевірки:
Який економічний зміст інтеграла?
Як обчислюються зміни витрат, доходу та прибутку за певний період часу?
У якому випадку можна досягти максимуму загального прибутку деякого підприємства?
Завдання для виконання:
Завдання 5.
Швидкості зміни витрат
та доходу
підприємства
після початку його діяльності
визначаються відповідно функціями
і
,
де
вимірюються у млн. грн., а час
у роках. Визначити, як довго підприємство
буде прибутковим та знайти загальний
прибуток за цей час.Визначити яку кількість продукції виготовлено за 8 год., якщо продуктивність праці протягом робочого дня визначається функцією
(
– час у годинах).Нехай функція маргінальних витрат виробництва за певний час має вигляд
.
Визначити зростання витрат виробництва
(у гривнях) при збільшенні випуску
продукції від 50 до 60 одиниць.Швидкості зміни витрат та доходу підприємства після початку його діяльності визначаються відповідно функціями
і
,
де
вимірюються у млн. грн., а час
у роках. Визначити, як довго підприємство
буде прибутковим та знайти загальний
прибуток за цей час.Відомо, що швидкість зміни прибутку підприємства після початку його діяльності виражається функцією
(млн.
грн.). визначити, як довго підприємство
буде прибутковим і знайти загальний
прибуток за цей час.Компанія повинна вибрати одну із двох можливих стратегій розвитку:
1) вкласти 5 млн. грн у нове обладнання і отримувати 2 млн. грн. щорічного прибутку протягом 10 років;
2) закупити на 10 млн. грн. досконаліше обладнання, що дасть змогу одержувати 3 млн. грн. щорічного прибутку протягом 8 років. Яку стратегію слід вибрати компанії, якщо номінальна облікова щорічна ставка становить 10%?
Швидкості зміни витрат та доходу підприємства після початку його діяльності визначаються відповідно функціями
і
,
де
вимірюються у млн. грн., а час
у роках. Визначити, як довго підприємство
буде прибутковим та знайти загальний
прибуток за цей час.
Питання 5. Диференціальні рівняння
Означення: Диференціальним рівнянням першого порядку називається рівняння виду
, (1)
яке
пов’язує незалежну змінну, невідому
функцію
та її похідну
.
Рівняння (1) може не містити , але воно обов’язково містить похідну шуканої функції. Якщо диференціальне рівняння розв’язати відносно похідної, то дістанемо рівняння виду
,
(2).
Рівняння (2) –
диференціальне рівняння першого
порядку, розв’язане відносно похідної,
або рівняння в нормальній формі. Рівняння
(2) можна записати і так:
.
Приклади
диференціальних рівнянь:
.
Означення:
Розв’язком
диференціального рівняння на деякому
інтервалі
називається диференційована на цьому
інтервалі функція
,
яка при підстановці в рівняння (2)
перетворює його в тотожність відносно
на
,
тобто для будь-якого
.
Графік розв’язку диференціального рівняння називається інтегральною кривою цього рівняння. Процес знаходження розв’язку диференціального рівняння називається його інтегруванням.
Щоб не плутати інтегрування диференціального рівняння з операцією знаходження невизначеного інтеграла, останню називають квадратурою. Якщо диференціальне рівняння має розв’язок, то воно має нескінченну множину розв’язків.
Означення:
Функція
,
яка задовольняє диференціальне рівняння
першого порядку і містить деяку сталу
,
називають загальним розв’язком
диференціального рівняння першого
порядку.
Загальному розв’язку диференціального рівняння відповідає множина всіх інтегральних кривих диференціального рівняння. Але на практиці іноді доводиться шукати не всі розв’язки, а тільки той, який задовольняє певні додаткові умови.
Теорема Коші
(про існування і єдиність розв’язку):
Нехай
функція
і
її частинна похідна
визначені
і неперервні у відкритій області G
площини
і точка
G.
Тоді існує єдиний розв’язок
рівняння (2), який задовольняє умову
при
,
тобто
, (3).
Ця теорема дає
достатні умови існування єдиного
розв’язку рівняння (2). Умову (3), згідно
з якою розв’язок
набуває наперед заданого значення
в заданій точці
,
називають початковою умовою розв’язку
і записують так:
або
,
(4).
Задача знаходження розв’язку рівняння (2), який задовольняє початкову умову (4), називається задачею Коші.
Розв’язок диференціального рівняння, в кожній точці якого порушується умова єдиності, називають особливим розв’язком.
Геометрично теорема Коші стверджує, що через кожну точку G проходить єдина інтегральна крива. Якщо зафіксувати і змінювати , не виходячи при цьому з області G, то діставатимемо різні інтегральні криві. Окрема інтегральна крива відповідає частинному розв’язку диференціального рівняння.
Означення:
Функція
,
яка утворюється із загального розв’язку
при певному значенні сталої
називається частинним розв’язком
рівняння (2).
Якщо загальний
розв’язок диференціального рівняння
знайдено у неявному вигляді, тобто у
вигляді рівняння Ф
,
то такий
розв’язок називається загальним
інтегралом диференціального рівняння.
Рівність Ф
у
цьому випадку називається частинним
інтегралом рівняння.
Рівняння з відокремлюваними змінними
Означення: Рівняння виду
,
(1)
де
і
–
задані і неперервні на деякому інтервалі
функції, називається диференціальним
рівнянням з відокремлюваними змінними.
Права частина
рівняння (1) являє собою добуток двох
множників, кожен з яких є функцією лише
однієї змінної. Щоб розв’язати рівняння
(1), треба відокремити змінні. Для цього
замінимо
на
,
поділимо обидві частини рівняння (1) на
(вважаємо, що
)
і помножимо на
,
тоді рівняння (1) запишеться у вигляді
,
(2).
Диференціальне рівняння виду (2), в якому множник при є функцією, яка залежить лише від , а множник при є функцією, яка залежить лише від , називається диференціальними рівняннями з відокремленими змінними.
Оскільки рівняння (2) містить тотожно рівні диференціали, то відповідні невизначені інтеграли відрізняються між собою на сталу величину, тобто
.
Таким чином, рівняння (1)розв’язано в квадратурах.
Диференціальне рівняння (2) є окремим випадком рівняння виду
,
(3).
Для відокремлення
змінних у цьому рівнянні досить обидві
його частини поділити на функцію
.
Зауважимо, що при
діленні обох частин рівняння (1) на
можна
загубити деякі розв’язки. Дійсно, якщо
,
то стала
є розв’язком рівняння (1), оскільки
перетворює це рівняння в тотожність.
Цей розв’язок може бути як частинним,
так і особливим.
Аналогічне
зауваження стосується коренів функцій
та
у рівнянні (3).
Приклад 1.
Розв’язати диференціальне рівняння:
.
Розв’язування:
Відповідь:
.
Диференціальні рівняння другого порядку
Означення: Диференціальним рівнянням другого порядку називається співвідношення, яке пов’язує між собою незалежну змінну , шукану функцію та її похідні першого і другого порядків.
, (1)
або
, (2).
Рівняння (2) називається диференціальним рівнянням другого порядку, розв’язаним відносно старшої похідної.
Означення:
Загальним
розв’язком диференціальним рівнянням
другого порядку називається функція
,
(3), яка задовольняє рівняння (1) чи (2) і
містить дві довільні сталі.
Означення:
Загальний
розв’язок, який подано у неявному
вигляді Ф(
)=0 (4)
називається загальним інтегралом
диференціального рівняння другого
порядку.
Означення: Окремим розв’язком диференціального рівняння другого порядку називається розв’язок, який одержуємо із загального при фіксованих значеннях довільних сталих.
Задача Коші для диференціального рівняння другого порядку формулюється так: знайти розв’язок диференціального рівняння другого порядку, який задовольняє початкові умови:
(5)
Числа
,
які визначають шуканий окремий розв’язок,
знаходять із системи рівнянь
, (6)
Диференціальні рівняння другого порядку зі сталими коефіцієнтами
Означення:
Рівняння
виду
, (1),
де
– сталі, називається однорідним лінійним
диференціальним рівнянням другого
порядку зі сталими коефіцієнтами.
Розв’язок такого рівняння шукаємо у вигляді
,
(2)
де – деяке невизначене стале число. Знайшовши похідні
і підставивши їх разом з функцією у рівняння (1), одержимо:
Функція (2) є
розв’язком диференціального рівняння
(1) тоді і тільки тоді, коли
,
(16)
,
тобто
, (3).
Рівняння (3)
називається характеристичним рівнянням
диференціального рівняння (1), а многочлен
– характеристичним многочленом
диференціального рівняння (1).
Характеристичне рівняння (3) є квадратним відносно невідомого числа . Тому при знаходженні коренів можливі три випадки:
1)
,
.
Диференціальне рівняння (1) має два різні розв’язки:
,
(4).
Утворимо функцію
,
(6), де
– будь-які сталі.
Теорема 1 Якщо
для диференціального рівняння (1)
справджується умова
,
то функція
,
де
– корені
характеристичного рівняння (3) є загальним
розв’язком лінійного однорідного
диференціального рівняння (1).
2). Числа
і
є комплексними (
).
Тоді розв’язки диференціального рівняння запишуться у вигляді
3).
,
.
Тоді диференціальне рівняння (1) має
розв’язок
.
Можна довести, що розв’язком
диференціального рівняння (1) також
буде функція
.
Теорема: Якщо
для диференціального рівняння
справджується умова
,
то загальним розв’язком цього рівняння
є функція
Неоднорідні лінійні диференціальні рівняння зі сталими коефіцієнтами.
Означення:
Рівняння
виду
,
(1)
де
і
– сталі числа,
називається
неоднорідним диференціальним рівнянням
другого порядку зі сталими коефіцієнтами.
Теорема: Загальний розв’язок неоднорідного рівняння (1)дорівнює сумі якого-небудь окремого розв’язку цього рівняння і загального розв’язку однорідного рівняння .
Окремий розв’язок
диференціального рівняння (1) у деяких
випадках можна знаходити за виглядом
функції
,
не вдаючись до інтегрування, методом
невизначених коефіцієнтів. Розглянемо
ці випадки:
.Якщо число 0 не є коренем характеристичного однорідного диференціального рівняння, то
.
Невідомі коефіцієнти знаходять шляхом
підстановки розв’язку у диференціальне
рівняння (1) і прирівнюванням коефіцієнтів
при однакових степенях
у правій і лівій частинах рівняння.Якщо число 0 є коренем характеристичного однорідного диференціального рівняння, то
.
