Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3884

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
685.29 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА»

МАТЕМАТИКА

Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов по направлению подготовки 43.03.02 – Туризм

Воронеж 2018

УДК 512.8

Сапронов, И. В. Математика [Электронный ресурс]: Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов по направлению подготовки 43.03.02 – Туризм/ И. В. Сапронов, Н. М. Спирина, Е. В. Раецкая; ВГЛТУ. - Воронеж, 2018. - 21 с. - ЭБС ВГЛТУ.

Одобрено решением учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» протокол №6 от 23.03 2018 г.

Рецензент

Доктор физ.-мат наук,

 

профессор ВГПУ

 

В.В. Обуховский

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ ...........................................................................................................................

4

1.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ

ПЕРЕМЕННОЙ ....................................................................................................................

6

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА .........................................................

11

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .......................................................................

21

ВВЕДЕНИЕ

Целью изучения дисциплины «Математика» является воспитание достаточно высокой математической культуры, привитие навыков современных видов математического мышления, обучение основным понятиям и методам математического анализа, необходимым для анализа и моделирования устройств, процессов и явлений при поиске оптимальных решений практических задач, методам обработки и анализа результатов численных экспериментов для экономических задач.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

-самостоятельное изучение теоретического материала, построенного на основе четких формулировок и доказательство основных теорем; выработка способности проиллюстрировать самостоятельно изученный материал примерами и задачами;

-самостоятельное изучение истории появления наиболее важных понятий и результатов, а также пояснений об их приложениях к другим разделам математики и к другим наукам;

-закрепление самостоятельно изученного теоретического материала и выработка умения самостоятельно решать задачи для последующего применения математических методов в различных приложениях.

Обучающийся по результатам освоения дисциплины «Математика» должен обладать способностью выбрать инструментальные средства для обработки экономических данных в соответствии с поставленной задачей, проанализировать результаты расчетов и обосновать полученные выводы .

В результате самостоятельного освоения дисциплины обучающийся должен:

-знать основные понятия, определения и методы исследования объектов

спомощью теорем и формул различных разделов курса математического анализа;

-уметь: четко формулировать и доказывать основные положения курса

математического анализа, решать задачи и примеры по различным разделам математического анализа с доведением решения до практического приемлемого результата (формулы, числа, графика, качественного вывода и т.п.), уметь при решении задач выбирать необходимые вычислительные методы и средства (ПЭВМ, таблицы и справочники); самостоятельно изучать научную литературу по линейной алгебре;

- иметь представление о численных алгоритмах решения

математических и прикладных задач его профессиональной области.

1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ

 

 

 

 

1.1 Практическая часть

 

П р и м е р 1.

Исследовать методами дифференциального исчисления

функцию y

5x2

 

и на основании полученных результатов построить еѐ

x2

25

график.

 

 

 

 

 

 

Решение.

Проведем исследование функции y

5x2

по следующей

x2 25

 

схеме:

1.Область определения функции.

В область определения исследуемой функции не входят лишь те

значения x , для которых x2 25 0 , то есть

x 5 и

x 5. Поэтому

D( y) ( ; 5) ( 5;5) (5; ) .

 

 

2.Вид функции.

Выясним, является ли функция четной или нечетной.

Если y( x) y(x) для любого x из области определения функции y f (x) , то эта функция называется четной. График четной функции

симметричен относительно оси ординат.

Если y( x) y(x) для любого x из области определения функции y f (x) , то эта функция называется нечетной. График нечетной функции

симметричен относительно начала координат. Для нашей функции:

y(x)

5x2

y( x)

5( x)2

 

 

5x2

y(x)

5x2

 

,

 

 

,

 

.

x2 25

( x)2 25

x2 25

x2 25

Видим, что y( x) y(x) для

любого x

из области определения

функции. Поэтому функция четная, еѐ график симметричен относительно оси ординат.

3.Точки пересечения графика функции с осями координат.

Для нахождения точек пересечения

графика с осью Ox решим

систему уравнений

 

 

 

 

 

 

 

y 0,

 

 

 

5x2

 

 

 

y

 

 

 

 

 

.

 

x

2

 

25

 

 

 

 

Отсюда получаем, что x 0 , y 0. Следовательно, точка (0;0)

является точкой пересечения графика функции с осью Ox .

Для нахождения точки пересечения графика функции с осью Oy решим систему уравнений

 

x 0,

 

 

 

 

5x2

 

 

 

 

 

y

 

 

 

.

x

2

25

 

 

 

 

Отсюда x 0 , y 0, поэтому точка (0;0) является точкой пересечения

 

графика функции с осью Oy .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

Исследование

 

 

функции по первой производной (интервалы

 

монотонности, точки экстремума).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем первую производную функции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x

 

 

 

 

 

 

 

(5x2 ) (x2

25) 5x2 (x2

25)

 

10x (x2

25) 5x2 2x

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

25)

 

 

 

 

 

(x

25)

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10x (x2

 

25 x2 )

 

 

250x

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 25)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2

25)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 0 при

 

x 0 , y

 

не существует при x 5

и x 5. Точки

x1 5 ,

 

x2 0 , x3

5 разбивают область определения функции на четыре интервала

 

( ; 5) , ( 5;0) , (0;5) , (5; ) . Определим знак производной

y

на каждом

 

из них. Возьмем любое число из интервала ( ; 5) , например 6 . Так как

 

 

 

250 ( 6)

 

 

1500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y ( 6)

(36 25)2

 

 

 

 

121

 

12,4

 

0 ,

поэтому

на всем интервале

( ; 5)

 

производная

 

y 0

 

 

 

и,

 

следовательно, функция монотонно возрастает.

 

Аналогично определяем знак производной y на трех других интервалах:

 

y ( 1)

 

250 ( 1)

 

 

 

250

0,4 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 25)2

 

576

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (2)

 

 

 

250 2

 

 

 

 

500

1,1 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4 25)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

441

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (7)

 

 

250 7

 

 

 

 

1750

3,1 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(49 25)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

576

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты исследования занесем в таблицу:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

( ; 5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 5;0)

 

 

 

0

 

 

(0;5)

 

 

 

 

(5; )

y

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функция

 

 

max

 

функция

 

 

 

 

функция

 

 

 

 

 

возрастает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

возрастает

 

 

 

 

убывает

 

 

убывает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, функция возрастает на каждом из интервалов ( ; 5) , ( 5;0) и убывает на интервалах (0;5) , (5; ) . В точке x 0 производная меняет знак

с «+» на «−», следовательно, x 0 − точка максимума функции. Значение функции в этой точке равно:

ymax(0) 0 .

5. Исследование функции по второй производной (выпуклость,

вогнутость, точки перегиба графика). Найдем вторую производную функции:

 

250x

 

 

 

(x) (x2 25)2

x ((x2 25)2 )

 

 

 

 

 

y ( y )

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

4

 

(x

25)

2

 

(x

25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

1 (x2

25)2

2x (x2 25) 2x

250

 

(x2 25) (x2 25 4x2 )

 

 

 

(x2 25)4

 

 

(x2

 

25)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

3x2 25

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 25)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 0 , если 3x2

25 0 . Это уравнение не имеет решения.

 

 

 

y не существует при x 5

и x 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точки x1 5 , x2 5 разбивают область определения функции на три

интервала: ( ; 5) ,

( 5;5) ,

(5; ) . Определим

 

знак производной y на

каждом

из них.

Так

как

y ( 6) 250

3 62

25

250

133

274,8

0 ,

 

 

 

 

 

 

(62

25)2

121

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому на всем интервале

( ; 5) производная

y 0 и,

 

следовательно,

график функции является вогнутым на данном интервале. Аналогично определяем, что y 0 на интервале ( 5;5) , поэтому график выпуклый на

данном интервале. На интервале (5; ) y 0 , поэтому график вогнутый на этом интервале. Результаты исследования занесем в таблицу:

x

( ; 5)

( 5;5)

(5; )

 

 

 

 

 

y

+

+

 

 

 

 

y

 

 

 

y

вогнутый

выпуклый

вогнутый

график

график

график

 

Точек перегиба на графике функции нет.

6. Точки разрыва функции и вертикальные асимптоты её графика.

Точки разрыва функции – это точки

x1 5

и x2 5 ,

в которых

функция не определена. Вычислим пределы функции в этих точках:

 

 

5x2

 

125

 

 

 

 

5x2

 

125

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

,

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2

25

 

 

 

2

25

 

 

 

 

 

x 5 x

 

 

x 5 x

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Поэтому

прямые

с

уравнениями

x 5

и x 5

являются

вертикальными асимптотами графика функции.

 

 

 

 

 

7. Невертикальные асимптоты графика функции.

Невертикальной асимптотой будем называть асимптоту, не

параллельную

оси Оу.

 

Невертикальная

 

асимптота

 

графика функции

y f (x)

при x существует тогда и только тогда,

 

когда существуют

конечные пределы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

f (x)

k,

 

lim[ f (x) kx] b .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта асимптота имеет уравнение y kx b .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислим пределы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

5x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

5x

 

 

 

 

 

5

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

lim

 

 

 

 

lim

 

lim

 

 

x

 

 

0 k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

x x (x2 25)

x x2

25

 

x 1

 

252

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x2

 

 

 

 

 

 

 

 

5x2

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

5

 

 

lim[ f (x) kx] lim

 

 

 

 

 

 

 

0 x

lim

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

5

b .

 

 

2

25

 

2

25

1

25

1

 

x

 

 

x x

 

 

 

 

 

x x

 

 

x

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как оба предела k

и b конечны, то

 

 

график

функции

имеет

невертикальную асимптоту при

 

x . Еѐ уравнение

 

 

y kx b , то есть

y 5 .

8.Построение графика функции.

На основании результатов проведенного исследования строим график функции.

Рис. 1 Четность функции облегчает построение графика: строим часть

графика функции для значений x [0;5) (5; ) , а затем отображаем эту

часть графика симметрично относительно оси ординат и получаем весь график.

Для уточнения графика рассмотрим несколько дополнительных точек:

 

5 22

 

20

 

 

 

5 72

245

 

y(2)

 

 

 

 

 

 

0,9 ,

y(7)

 

 

 

 

10,2 .

 

22

25

 

21

 

 

72 25

24

 

 

9.Множество значений функции.

Вид графика (см. рис. 3.1) позволяет сделать вывод, что

E( y) ( ;0] (5; ) .

1.2. Индивидуальные задания

Исследовать методами дифференциального исчисления функцию y f (x) и на основании полученных результатов построить еѐ график.

1. y

3. y

5. y

7. y

9. y

 

1

 

 

 

.

2.

y

1 x3

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

x2

4x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

.

 

 

 

4. y

 

 

 

x2

2x

.

6 2x2

 

 

 

 

 

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 x 4

.

 

6.

y

 

 

 

x 2

.

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

.

 

 

 

8. y

 

x3

4

.

 

 

x2

2x

 

 

 

 

 

 

3x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

.

 

 

 

 

10. y

 

x3

 

.

x2 1

 

 

 

 

x2 1

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]