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

6691

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
594.07 Кб
Скачать

C C

 

1

вычитая 1-е уравнение из 2-го, находим, 8C2 8 , т.е.

 

 

1

2

 

C1 9C2 7

 

 

 

C

2

1, тогда

C 2 . Тогда частное решение:

y 2e x e9 x .

 

 

 

 

1

 

 

Ответ.

y 2e x e9 x .

 

 

Задача 2. Разделить 2 2i

двумя способами:

 

 

 

 

 

 

1 i

 

 

1)с помощью умножения на сопряжѐнное число.

2)в показательной форме.

Решение.

 

1)

 

2 2i

=

( 2 2i)(1 i)

=

4i

 

2i .

 

 

 

 

 

 

 

 

1 i

 

 

(1 i)(1 i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i3

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2i

 

2 2 e

4

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 e

3

 

 

2 e

2 = 2 cos

 

i sin

 

=

 

2)

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

4

4 =

 

 

 

 

2i

1 i

 

 

 

 

ei 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

Ответ. 2i .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3. Возвести в степень в алгебраической и показательной

 

форме: 1 i 4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Перейдѐм к показательной форме, для этого сначала найдѐм

модуль и аргумент числа

1 i с помощью чертежа. Число в 1-й

 

 

четверти, угол 45 градусов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i

4

 

1 i

 

 

 

i sin

=

2e 4 . По формуле Муавра,

2e 4

 

=

 

2 cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 4

= 2 2 ei

4 4 = 4ei

= 4 cos i sin = 4 1 0i = 4 .

 

 

2

 

 

Чертѐж, показывающий, расположение 1 i на плоскости, это число выделено красным цветом:

31

 

( 1)

n

(n 1)

Задача 4.

 

2n n!

n 1

Решение. Запишем предел отношения модуля (n+1) члена ряда к модулю n-го. При этом мы отбрасываем знакочередование.

 

 

| a

n 1

|

 

 

 

(n 2)

 

(n 1)

 

 

 

(n 2)

2n n!

 

lim

 

 

=

lim

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

=

lim

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n

 

 

n 1

 

 

 

n | an |

 

 

 

2

(n 1)!

 

2

n!

 

 

 

2

(n 1)!

(n 1)

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

lim

 

n 2

lim

1

 

 

= 1 0 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n n 1 n 2(n 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, q 0 1, ряд сходится (абсолютно).

Контрольная работа № 4.

1. Функциональные ряды.

2.Ряды Тейлора

3.Ряды Лорана.

4.Ряды Фурье.

Вариант для самостоятельного решения:

 

 

 

 

(x 2)n

1.

Найти область сходимости ряда

 

 

.

3

n

 

 

 

n 1

 

 

2.

Функцию

1

разложить в ряд Тейлора по степеням z .

 

(z 1)( z 2)

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

3. Функцию

 

1

 

 

 

разложить в ряд Лорана по степеням z .

 

 

 

 

 

(z

1)( z 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Найти ряд Фурье для f (x) x 2 на интервале ( 1,1) .

 

 

Аналогичные задачи из практических занятий:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3x 2)

n

Задача 1.1. Найти область сходимости ряда

(x

 

 

.

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

Решение. По признаку Даламбера, lim n

 

 

 

x 2 3x 2

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 3x 2

 

1 , тогда

 

x2

3x 2

 

2 , что равносильно выполнению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одновременно двух неравенств: 2 x2

3x 2 2 .

 

 

 

 

 

Для правого неравенства, получаем x2 3x 0 , корни 0, 3 , оно верно для x 3,0 .

Для левого неравенства, x2 3x 4 0 , но это выполняется на всей числовой прямой, т.к. корней нет, а ветви этой параболы направлены вверх. Верно для x , . Пересечением этих двух множеств

является интервал 3,0 .

Также легко заметить, что в граничных точках ряд принимает вид

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1, расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

2

n 1

3,0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ. абсолютно сходится в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n

 

 

 

 

 

 

Задача 1.2. Найти область сходимости ряда

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 2)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. По признаку Коши,

lim

n

3n

 

=

 

 

3

 

1

, т.е.

 

x 2

 

3 ,

 

 

 

 

 

x 2

 

n

 

x 2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что равносильно x 5 или x 1. Для граничных точек получаются

33

числовые ряды, для которых нет сходимости (по необходимому признаку).

Ответ. абсолютно сходится в , 1 5, .

Задача 2. Разложить в ряд Тейлора:

f (z)

z

по степеням

 

(z 1)( z 3)

z 1.

 

 

 

Решение. Разложение на простейшие сначала производится точно так

же, как в задаче 8:

1 1

 

 

3 1

 

. Но здесь центр круга не в 0, а в

 

 

 

 

 

 

 

 

4 z 1

4 z 3

 

 

 

точке 1 потому что z 1 z ( 1) . Точки разрыва z 1 и z 3. Поэтому расстояние до ближайшей точки разрыва равно 2, и круг здесь имеет вид z 1 2 . Он показан на чертеже:

В выражении

1

 

1

 

 

3

 

1

сначала надо прибавить и отнять

4 z 1

4 z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

константы, чтобы в знаменателе явно был выделен блок z 1.

 

1 1

 

 

3

 

1

 

=

1

 

1

 

3

1

теперь скобку вида (z 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 z 1

4 z 3

4 (z 1) 2

4 (z 1) 2

 

 

 

 

 

 

мы не будем раскрывать вплоть до ответа, можно даже переобозначить еѐ через w (но не обязательно). Выносим за скобку константу 2 в каждой из дробей.

34

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

z 1

 

2 получается, что верно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. В круге

 

8 1

z 1

 

8

1

z

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 1

 

 

1 то есть там как раз получается такое q 1, как и надо для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сходящейся геометрической прогрессии. Тогда далее

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

z 1

n

 

3

 

z 1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

z 1

 

 

 

 

z 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

8 n 0 2

 

 

8 n 0

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь в 2 частях индексы меняются синхронно, т.е. можно объединить

 

1 3( 1)

n

z 1 n .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 0

 

 

2n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3( 1)

n

z 1 n .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 0

 

 

 

 

 

2n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3. Разложить в ряд Лорана

 

 

f (z)

 

 

 

 

 

 

по степеням z

z 3

z 4

Решение. Точки разрыва z 3 и z 4 , центр кольца в 0, значит,

кольцо определяется условием 3

 

z

 

4 .

 

1 3

n

 

1

 

 

z n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

f (z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

z

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

z n 0 z

 

 

4 n 0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

z

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n

 

 

 

 

 

 

 

z

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1)n

 

 

 

. Можно ещѐ произвести сдвиг индекса в

 

 

 

n 1

 

 

 

 

n 1

 

 

n 0 z

 

n 0

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

главной части, чтобы не был индекс 0 в двух частях сразу:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ.

 

 

 

 

 

 

( 1)n

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 z

 

 

n 0

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.

Разложить

f (x) 2x 3 в тригонометрический ряд Фурье

на интервале (-1,1).

35

Решение. Заметим, что функция

 

f (x) 3 2x нечѐтная. То есть, f это

сумма нечѐтной и константы. Таким образом, коэффициенты an

здесь

тоже окажутся равны 0. Надо вычислить a0

и bn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0

 

a0

 

(2x 3)dx = (x2 3x)

= (1 3) (1 3) 4 ( 2) 6 ,

3 .

 

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

1

 

1

(2x 3) sin n xdx . Вычисляем интеграл по частям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 2x 3 ,

u 2 ,

v sin n x ,

 

v

1

 

cosn x . Тогда

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x 3

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

cosn x

 

 

 

 

 

 

 

cosn xdx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

cosn

1

cos(n )

 

 

2

 

 

sin n x

 

1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 2

 

 

 

 

 

 

4( 1)n

 

4( 1)n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

cosn

 

2

(0 0) =

 

 

 

4

 

cosn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

=

 

 

.

 

 

n

 

 

 

n2 2

 

 

n

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ. Ряд Фурье:

 

3

4( 1)

 

 

 

sin n x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Список литературы I. Пособия кафедры.

1.Л.И.Магазинников, А.Л. Магазинникова. Линейная алгебра. Аналитическая геометрия. Учебное пособие http://edu.tusur.ru/publications/2244

2.Л.И.Магазинников, А.Л.Магазинников. Дифференциальное исчисление. Учебное пособие http://edu.tusur.ru/publications/2246

3.А.А.Ельцов, Т.А.Ельцова. Интегральное исчисление и дифференциальные уравнения http://edu.tusur.ru/publications/2259

4.Л.И.Магазинников. Высшая математика III. Функции комплексного переменного. Ряды. Интегральные преобразования http://edu.tusur.ru/publications/2258

II. Учебные пособия для 446 групп.

1. Приходовский М.А. Математика (курс лекций, семестр 2, часть 1): Учебное пособие для специальности 09.03.03 «Прикладная информатика в экономике» — Томск: ТУСУР, 2016. — 90 с.

http://edu.tusur.ru/publications/6051

2. Приходовский М.А. Математика (курс практических занятий, семестр 2, часть 1): Учебно-методическое пособие для специальности 09.03.03 - Прикладная информатика в экономике — Томск: ТУСУР,

2016. — 78 с. http://edu.tusur.ru/publications/6044

3. Приходовский М.А. Математика (курс лекций, семестр 2 часть 2): Учебное пособие для специальности 09.03.03 - Прикладная информатика в экономике — Томск: ТУСУР, 2016. — 64 с.

http://edu.tusur.ru/publications/6077

4. Приходовский М.А. Математика (курс практических занятий, семестр 2, часть 2): Учебно-методическое пособие для специальности 09.03.03 - Прикладная информатика в экономике — Томск: ТУСУР,

2016. — 34 с. http://edu.tusur.ru/publications/6078

37

5. Приходовский М.А. Математика (курс лекций, семестр 1, часть 1) учебное пособие для специальности 09.03.03 "прикладная информатика в экономике" — Томск: ТУСУР, 2016. — 84 с.

http://edu.tusur.ru/publications/6308

6. Приходовский М.А. Математика (курс практических занятий, семестр 1, часть 1) учебное пособие для специальности 09.03.03 "прикладная информатика в экономике" — Томск: ТУСУР, 2016. —

102 с. http://edu.tusur.ru/publications/6307

7.Приходовский, М. А. Математика: Курс лекций. Семестр 1, Часть 2 [Электронный ресурс] / Приходовский М. А. — Томск: ТУСУР, 2017.

— 90 с. http://edu.tusur.ru/publications/6633

8.Приходовский, М. А. Математика: Курс практических занятий. Семестр 1, Часть 2 [Электронный ресурс] / Приходовский М. А. — Томск: ТУСУР, 2017. — 90 с.

http://edu.tusur.ru/publications/6634

38

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]