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

Реш.1 27.11.2011

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
486.97 Кб
Скачать

11. ( Е.Г.Полищук) Исследовать на сходимость ряд sin nx .

n 1

Р е ш е н и е. Пусть x k и ряд сходится. Тогда должно выполняться необходимое условие сходимости

 

limsinnx 0

(1)

 

n

 

 

или limsin n 1 x 0

т.е. lim sinnxcosx cosnxsinx 0. Из (1) следует, что

n

n

 

 

тогда

limcosnx 0.

 

 

(2)

Из (1) и (2) следует

n

 

 

lim sin2 nx cos2 nx 0,

 

 

 

 

n

 

 

что неверно. Следовательно, для x k ряд расходится.

 

Если x k , то sinnx 0 и ряд сходится.

 

О т в е т. Область сходимости

x k ,

k Z .

 

12. (Л.П.Мохрачева) Сравнить значения интегралов

3

x3 y4 dxdy и

3

y3 x4 dxdy, где

область G ограничена прямыми y 0,

 

G

 

G

 

x y 1,

y x.

 

 

Р е ш е н и е. Заметим, что во внутренних точках области интегрирования

1

2

G

0 1

выполнены строгие неравенства y x,

y 1 x . Сравним подкоренные выражения

x3 y4 x4 y3 x3 y3 x4 y4 x y x2 xy y2 x y x y x2 y2 .

Так как x y 0, то можно сократить, и сравнить

x2 xy y2 x y x2 y2 .

Учитывая, что x y 1, получаем, что во всех внутренних точках области справедливо неравенство

 

 

 

x3 y4 x4 y3 .

Таким образом, 3

 

dxdy 3

 

 

x3 y4

y3 x4 dxdy .

G

 

G

 

 

 

 

13. (Б.М.Веретенников) Зная, что

sinx

dx

 

2

0

x

 

 

 

Р е ш е н и е.

 

2

sinx

найти dx.

0 x

 

 

2

 

 

1

 

 

 

sin

2

x

 

 

 

 

2sinxcosx

 

 

 

 

 

 

 

sinx

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

dx

 

sin xd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

x

0

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

sin2x

 

 

 

 

 

 

2x t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

dt

 

sint

dt

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

0

t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.(Е.Г.Полищук) Показать, что функция вида u x, y f x g x а) удовлетворяет уравнению uuxy uxuy 0

б) доказать обратное утверждение. Р е ш е н и е.

Заметим, что из условия следует, что функции f x и g y

дифференцируемые. а) Так как

ux f x g y ,

uy f x g y ,

uxy f x g y ,

 

 

то

 

 

 

 

 

 

uuxy uxuy f x g y f x g y f x g y f x g y

0

.

 

 

 

 

 

 

б) Очевидно, что функция

u x, y 0 удовлетворяет и прямому и

обратному утверждению.

Пусть

u x, y 0 . Тогда разделив уравнение

 

 

uuxy

uxuy 0

 

 

на u2 x,y , имеем

 

 

 

 

 

 

uuxy u2uxuy x uuy 0.

Отсюда получаем

uy y , u

y - произвольная интегрируемая функция. Тогда

duu y dx x ,

где x - произвольная дифференцируемая функция.

или

ln y y dy x y e y dy x e x e y dy f x g y .

P2 x Q2 x x6 1.

15.(Б.М.Веретенников) Доказать, что найдутся хотя бы восемь пар вещественных многочленов P x и Q x , таких, что

Р е ш е н и е.

Очевидно, что четыре пары искомых многочленов имеют вид

P x x3 1, Q x x3 1 - первая пара,

2 2

аостальные три получим, изменяя знаки.

Чтобы показать, что есть и другие многочлены, заметим, что

P2 x Q2 x P x iQ x P x iQ x .

(1)

Сдругой стороны

x6 1 x x0 x x1 x x2 x x3 x x4 x x5 ,

 

 

 

2 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где xk ei 6

 

 

 

,

k 0,1,...5 - корни многочлена.

 

Запишем корни в

 

 

алгебраическом виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos isin

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ei6

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и, аналогично

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

3

 

1

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x e

6

3

cos

 

isin i, x

e

6

 

 

3

cos

 

isin

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 .

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остальные корни будут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

i

1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

i

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

x i,

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим тройку корней

x0, x1, x2 . Произведение линейных

 

 

 

 

 

 

множителей с этими корнями имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x x x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x x

 

 

 

 

 

 

i

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

x i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x i

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

x i x3 x ix2 ix

2 i x x3

 

 

 

2x2

 

 

 

 

 

 

1 ix

2x i

1

 

 

С учётом (1) получаем пару

 

P x x3 2x,

 

Q x 2x2

1. Изменяя

 

 

знаки, получим ещё три пары.

16. (Л.П.Мохрачева) Найти уравнение кривой, в каждой точке которой угловой коэффициент касательной равен синусу угла, который радиус-вектор этой точки имеет

сосью ОХ, при условии, что эта кривая проходит через точку 0,1 .

Ре ш е н и е. Дифференциальное уравнение этой кривой имеет вид

y

 

y

 

.

 

 

 

x2 y2

 

 

 

 

Это однородное уравнение, из вида которого следует, что знаки производной и функции совпадают и решения симметричны относительно оси ОХ. Решение удобнее искать в полярных

 

 

dy

 

 

sin cos

 

координатах . Тогда

y

 

 

и уравнение преобразуется к виду

dx

cos sin

 

 

 

 

sin cos sin . После преобразований получаем уравнение с разделяющимися

cos sin

переменными

sin sin cos cos sin2 .

Очевидное решение этого уравнения имеет вид 0, но это решение не удовлетворяет

начальному условию

 

 

 

1. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

cos sin2

 

 

d .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрируя, получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin sin cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 1 cos2 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos sin2

 

d C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d C

 

 

 

 

 

 

 

 

sin sin cos

 

 

 

sin

2

 

1 cos

 

 

dt sin d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 t t2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt C

 

 

 

ln

t 1

 

 

 

 

 

 

 

ln

t 1

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 t

2

1 t

 

 

 

4 t 1

 

 

 

2 t 1

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 t 1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln1 cos

 

 

 

 

 

ln

 

1 cos

 

 

 

 

 

 

 

Окончательно

 

 

 

 

 

4

 

2 1 cos

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 1 cos 3

1 cos Ce

2 1 cos

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из начального условия

 

 

 

 

 

 

1 получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

1 Ce2 C e 2 .

Таким образом

cos

 

e2 1 cos

4

 

 

.

1 cos 3

 

 

1 cos

График этой кривой имеет вид

 

 

 

 

3

f(t)

1

2

3

0.5

 

t

 

 

 

 

 

 

cos

Ответ.

4

e

2 1 cos

 

.

1 cos 3

 

 

 

1 cos

13